Sans pouvoirs magiques de princesse des glaces, construire le bonhomme de neige parfait peut constituer un défi de taille. Nos efforts se révèlent souvent un peu grumeleux ou déséquilibré et se fondent rapidement en morceaux non reconnaissables. Pourtant, construire votre propre Frosty ou Olaf reste le passe-temps hivernal par excellence.
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Un grand nombre de vidéos YouTube et de sites Web sur la parentalité offrent des conseils sur la construction de bonshommes de neige. Il existe à peu près autant de guides pratiques que de parodies «Let It Go» sur Internet. Quelqu'un a même breveté des instructions pour la construction d'un bonhomme de neige / femme de neige en 2011. Mais tous les conseils pourraient ne servir à rien si vous n'avez pas la science de votre côté. Comprendre les propriétés physiques de la neige peut vous aider à déterminer si votre chef-d’œuvre est encore réalisable. Les principes de l’empilement peuvent alors guider vos efforts.
Parlons d'abord de la neige. «La neige peut être trop humide ou trop sèche», souligne Dan Snowman, physicien au Rhode Island College à Providence. Les scientifiques classent la neige en fonction de son taux d'humidité (la quantité d'eau libre par rapport aux cristaux de glace) à ne pas confondre avec la quantité d'eau que la neige produirait si elle fondait. La neige se divise en cinq catégories: sèche (zéro pour cent d'eau), humide (moins de 3%), humide (3 à 8%), très humide (8 à 15%) et neige fondue (plus de 15%).
À cette échelle, la neige humide à mouillée est idéale pour la construction de bonhommes de neige, selon Jordy Hendrikx, scientifique de la neige à la Montana State University. La neige sèche est comme une poudre libre avec des particules qui ne collent pas très bien ensemble, tandis que la neige fondante est trop fluide pour conserver une forme. «Vous pouvez penser à l'eau libre comme à la" colle ". Vous avez besoin d'assez pour coller les cristaux ensemble, mais pas trop. Sinon, il ne formera pas un bonhomme de neige solide », déclare Hendrikx.
La forme des cristaux de neige change de manière significative avec la température. (Kenneth Libbrecht / Basé sur des expériences de U. Nakaya) La température de l'air ambiant détermine principalement la quantité d'eau dans la neige, ainsi que sa structure cristalline. La neige mouillée et humide tombe à environ 32 degrés Fahrenheit. Les températures très inférieures au point de congélation rendent la neige plus sèche, car davantage de particules d’eau gèlent en cristaux. Les cristaux de neige mouillés ou humides fraîchement tombés ont généralement la forme de flocons de neige à ramification classiques, appelés dendrites, offrant une grande surface pour que la colle aqueuse puisse se lier. Des conditions plus froides produisent des formes de plaques planes avec une surface réduite, rendant encore plus difficile le moulage de la poudre sèche en boules de neige et en bonhommes de neige.
«Des années d’expérimentation et de recherche avec mes enfants ont révélé qu’une équivalence neige-eau d’environ 5: 1 donnait la neige idéale pour construire le bonhomme de neige parfait», déclare Snowman.
Alors, quel genre de tempête produirait ce mélange spécial de neige humide ou mouillée? «Les meilleures tempêtes sont celles qui arrivent assez chaudes - pour la neige c'est», dit Hendrikx. Cela signifie juste un degré ou deux au-dessus ou au-dessous de zéro. Sur la côte est des États-Unis, un Nor'easter frais et humide, semblable à la tempête de neige qui a frappé le nord-est cette semaine, ferait l'affaire. Les conditions de vortex polaires saupoudreraient probablement de la poudre sèche qui offre une conduite douce et lisse idéale pour le ski.
Une fois que la matière première est au sol, il est temps de choisir la surface de construction de votre bonhomme de neige. Le sol plat est préférable, mais l'asphalte absorbe et retient la chaleur du soleil, évitez donc les allées. Un endroit plat près du bas d'une grande colline peut fournir de l'ombre et protéger votre création de la chaleur directe du soleil, bien qu'elle puisse devenir une cible pour les traîneaux.
Les sphères sont les meilleurs éléments constitutifs des bonhommes de neige. La formation de boules de neige et le compactage de la neige exercent une pression sur les cristaux de glace, de sorte que certains fondent pendant la construction. «Après la fonte, l'eau va cristalliser une fois de plus, liant la boule de neige», note Snowman.
(Gif animé via bloodydifficult.tumblr.com / Disney) Pour ce qui est d'empiler, la structure standard grand-moyen-petit est la voie à suivre pour éviter de basculer. «Garder le centre de masse du bonhomme de neige bas est primordial dans la construction de tout bonhomme de neige», déclare Snowman. Le centre de masse désigne le point de tout objet sur lequel sa masse est concentrée. Si vous pouviez équilibrer un bonhomme de neige sur votre doigt, le maintenir au centre de la masse le maintiendrait stable. Plus ce point est proche du sol, moins un objet vertical risque de basculer.
Considérant la construction de bonhommes de neige comme un moyen d'enseigner les principes de base de l'ingénierie, les étudiants de Bluefield State College en Virginie-Occidentale suggèrent que le rapport de diamètre optimal des boules de neige est de 3: 2: 1 de bas en haut. Ce rapport maintient la base à une taille suffisante pour supporter le poids combiné des deux premières boules de neige. Selon certains comptes rendus, la construction de bonhommes de neige inversés est possible, mais probablement non durable. «Celles-ci sont aussi communes que les observations de Sasquatch», prévient Snowman.
Et ne construisez pas votre abominable bonhomme de neige trop grand, car il pourrait y avoir une limite supérieure à la taille des sphères, liée à la teneur en eau de la neige. «À mesure que la boule de neige grandit, il est plus difficile d'exercer une pression suffisante pour faire ses bagages correctement», déclare Snowman. «Cela pourrait entraîner une structure instable des parties du corps de Frosty et une défaillance catastrophique.»
En plus de la stabilité, les sphères peuvent aider votre bonhomme de neige à atteindre la longévité, car leurs formes minimisent la surface exposée à la hausse des températures et ralentissent ainsi la fonte. «Cela donne à Frosty la meilleure chance de rester calme et cool», déclare Snowman. Malheureusement, la fonte est inévitable avec la hausse des températures. Grâce à Frozen, nous savons tous ce qu'il advient des bonhommes de neige en été.
