Dans le nuage, les germes de glace et les gouttelettes d’eau surfondues, c’est à dire
encore liquide malgré la température très basse, effectuent un transfert constant de molécules
d’eau. Le cristal initial de glace ne mesure qu’un centième de millimètre, et sa forme est
vaguement sphérique bien que sa surface soit irrégulière à l'échelle moléculaire. Mais avec
ce transfert de molécules, le cristal se développe par cristallisation directe des molécules
à son contact, entraînant une disparition de la gouttelette d'eau au profit du cristal qui
grossit. La croissance qui se produit réduit très rapidement sa rugosité, car les molécules
d'eau se fixent de préférence là où elles peuvent établir le plus de liaisons avec leurs
semblables, donc dans les creux.
Selon la température atmosphérique au moment de sa formation, la neige se présente en cristaux
étoilés ou prismatiques. En raison des variations atmosphériques infinies, chaque cristal de
neige est unique dans sa configuration et ce sont d’ailleurs les nombreuses surfaces
réfléchissantes qui font apparaître la neige blanche
Depuis 1952, on classe toutes les formes de précipitations solides en dix catégories, dont sept appartenant
à la neige, les autres étant davantage assimilés à des cristaux de grêle dont on ne parlera pas ici.
On a ici les caractéristiques de cinq de ces sept catégories :
| Noms des cristaux : | Caractéristiques : |
|---|---|
| Les plaquettes | Cristaux plats, sans branches, et présentant des trous ou des reliefs lorsqu’ils grossissent. |
| Les étoiles | Cristaux qui se compactent le plus possible, et qui possèdent des ramifications, prenant ainsi une forme d’étoile |
| Les colonnes | Cristaux allongés ayant deux bases différentes. |
| Les colonnes à capuchon | Cristaux possédant à leurs extrémités des plaquettes. |
| Les aiguilles | Cristaux dont l’épaisseur est plus mince que celle des colonnes mais qui s’agglomèrent par les pointes comme ces dernières. |
Parmi ces cinq types de structure, deux sont particulièrement courantes, à savoir les deux dernières lignes du tableau.
En effet, les cristaux en forme d'étoile, même si c’est l’image traditionnelle du flocon, ne sont pas très répandus.
Ces cristaux en forme d’étoile ou ceux en forme de plaquettes sont assez rares, sauf dans certaines conditions
très particulières. Les formes les plus courantes des cristaux sont souvent relativement anarchiques,
elles ne présentent souvent aucune symétrie… On peut notamment citer les dendrites, qui résultent de combinaisons
de plusieurs cristaux qui ressemblent à des plumes, et qui apparaissent à des températures situées entre -12°C et
-16°C, et les cristaux irréguliers, qui sont des agglomérations de cristaux macroscopiques aux formes non définies.
Ces formes diverses qu’adoptent les flocons répondent à plusieurs conditions atmosphériques,
dont les plus importantes sont la température et la saturation de l’air en vapeur d’eau.
La température influe sur deux modes de croissance des cristaux ; en effet selon sa valeur,
la croissance de certaines parties des cristaux se fait plus rapidement, et ainsi, leur forme
est modifiée.
Par exemple, entre -10°C et -5°C, la croissance des cristaux se fait à partir d’une base hexagonale
et se poursuit dans l’axe de symétrie de cette base, aboutissant ainsi à un flocon en forme de colonne.
Au contraire, si la température se situe au dessous de -10°C ou au-dessus de –5°C, ce sont les faces latérales
et les arrêtes de la base hexagonale qui vont croître plus rapidement. Ainsi les flocons prendront une forme
de plaquette hexagonale, ou bien si la température est très basse, ils prendront la forme d’étoiles.
Le taux d’humidité dans le nuage est également un facteur qui fait varier la vitesse de croissance des cristaux.
En effet, plus ce taux est grand, plus le cristal croît vite, puisque le transfert de molécules entre les germes
de glace et les gouttelettes d’eau est plus important. Lorsque la vitesse de croissance est très élevée, ou quand
le cristal est devenu grand, les molécules d'eau qui se déposent ne migrent plus vers les creux au niveau moléculaire
Il en est de même à très basse température lorsque la couche liquide est quasi absente : les molécules ne peuvent alors
plus être « transportées » vers ces creux. Les molécules cristallisent donc près de l'endroit où elles ont rencontré
la surface cristalline. Les endroits le plus souvent atteints sont les arrêtes. Ce phénomène s'amplifie de lui-même car
plus les arrêtes croissent, plus elles sont saillante, et ainsi, plus le nombre de molécules qui s’y fixent augmente C'est
ainsi que se forment les flocons en forme d'étoiles à six branches.