Ledových krystalů je prostorově tvarovaná zhruba fraktálně organizované molekuly vody v ledu , se základnou hexagonální symetrii .
Je výsledkem postupné krystalizace vodní páry obsažené ve vzduchu bez průchodu kapalnou fází na počátečním šestihranném hranolu. Variabilita získaných vysoce symetrických tvarů je podmíněna teplotou a vlhkostí prostředí: jsou to sloupy, jehly, plaky a dendrity. Nejčastěji se jedná o hydrométéore které dochází ke krystalizaci v oblacích v bodu mrazu nebo v čistém vzduchu na teplotu pod -20 ° C .
V meteorologii tvoří ledové krystaly složky mraků na vysoké úrovni a sněhových vloček . Je to také forma povrchových srážek v arktických oblastech za velmi chladného počasí a jasné oblohy (kód metaru : IC ). Podle Météo-France a Světové meteorologické organizace se k pojmenování tohoto posledního typu srážek doporučuje použít ledový prášek .
Ledová plocha a hloubka jinovatka jsou také přírodní ledové krystalky, ale nejsou na dešťové srážky lze nalézt ve sněhu . První ve formě plochého listu je umístěn na povrchu během jeho formování, v tenké vrstvě (v mm). Druhý ve tvaru dutého poháru je umístěn na základně, ve silné vrstvě (v cm).
V atmosféře se ledové krystaly samovolně vytvoří zmrazením vodní páry, pouze když je teplota pod -39 ° C a vzduch je nasycený. Je-li teplota vyšší, je nutné ke spuštění procesu mrazicí jádro . Tato jádra jsou částice nebo ionty v suspenzi, které mají krystalické vlastnosti velmi podobné vlastnostem ledu. Vyskytují se přirozeně ve vzduchu ve velmi nízkých koncentracích pocházejících z půd, moří a sopečného prachu.
Když se tvoří krystaly, aniž by byl nižší, než v oblacích pod bod tuhnutí -20 ° C , činí tak z mrazicích jader a postupně zvětšovat v závislosti na účinku Bergeron absorbováním okolní vodní páry., A to i podchlazené kapky vody , čímž se získá déšť nebo sněžit později v životě mraku.
Mraky vysoké nadmořské výšky , cirrusové mraky , jsou však tvořeny ledovými krystaly a nedávají srážky. Vzhledem k tomu, že teplota v této nadmořské výšce je velmi nízká, krystaly se setkávají pouze s jinými krystaly a nemohou dosáhnout dostatečné hmotnosti, aby spadly do podsyceného vzduchu mimo mrak bez sublimace . Pokud se však setkají v teplejším mraku před úplným rozptýlením, mohou sloužit jako výchozí jádra pro tvorbu srážek.
Ledové krystaly se tvoří v čistém arktickém vzduchu s jádrem kondenzace nebo bez něj. Padají na zem nebo zůstávají v suspenzi a vytvářejí typ velmi slabých srážek, které však výrazně snižují viditelnost. K tomuto jevu obvykle dochází, když je vlhkost přiváděna na velmi suchý a stabilní vzduch. Pokud tedy máme na zemi teplotní inverzi se rtutí pod -20 ° C a v nadmořské výšce se oteplíme, vodní páru nelze zředit a rychle dosáhneme bodu nasycení. Těch několik mrazících jader, které v tomto prostředí existují, tuto vlhkost rychle zachytí.
Pokud je povrchová teplota vyšší, může pára narazit na podchlazené kapičky a místo ledových krystalů vytvářet ledovou mlhu . Pokud je koncentrace jádra mrazničky velmi nízká, bude nutné dosáhnout nižších teplot, aby se objevily krystaly. Ve velmi specifických oblastech, jako jsou Antarktidy , se tvoří jako na -25 ° C . Na tomto kontinentu, kde je tento jev častý, bylo v roce 1967 v oblasti náhorní plošiny zaznamenáno, že 70% ročních srážek 25 mm ve vodním ekvivalentu spadlo ve formě ledových krystalů.
Metarový kód pro tyto ledové krystaly nebo ledový prášek je IC .
Ledové krystaly vytvoří vločky, sníh bude mít různé formy, které se budou lišit v závislosti na teplotě, ale také na stupni vlhkosti :
Šestihranný talíř.
Krystaly se šesti dlouhými hroty.
Dutý sloup převyšovaný deskami.
Šestihranný krystal s dendritickými nástavci.
V případě arktických srážek se jedná o šestihranné sloupy nebo desky, protože jejich tvorba je kvůli nízkému obsahu vody pomalá.
Ledové krystaly v mracích nebo IC mají difrakční vlastnosti podobné jakýmkoli krystalům. Světlo ze Slunce nebo Měsíce, které jimi prochází, se rozpadá na své složky a můžeme vidět halo. V případě cirrusových mraků je halo vidět, když je mrak mezi divákem a zdrojem světla. V případě IC jej lze vidět stejným způsobem nebo o 180 stupňů lomem světla, tj. Se světelným zdrojem za zády diváka.
V roce 2008 zjistila kanadská meteorologická stanice na palubě přistávacího modulu Phoenix sníh ve své studii o marťanském podnebí. Vědecký tým, který analyzoval výsledky, vysvětluje, že vodní pára se během dne promítá do vzduchu za vzniku mraků ledových krystalů v nižší atmosféře. Během noci proudila voda atmosférou a proměnila se ve sníh. Tento proces byl srovnáván s procesem tvorby ledového prášku pozorovaného v Arktidě.
Ve vesmíru, v mezihvězdném mračnu , mohl fenomén kvantového tunelu vysvětlit vzhled vody, transformované na ledové krystaly ve vesmíru za studena (a také vzhled molekulárních astrochemických syntéz, syntézy molekulárního vodíku a potenciálně prebiotického formaldehydu ).