Alcune forme in cui si trova il ghiaccio in natura:

• Brina (fra cui i fiori di brina)
• Galaverna
• Ghiaccioli
• Aghi e capelli di ghiaccio,
• Fiocchi di neve
• Chicchi di grandine e di gragnuola
• Banchisa e ghiaccio alla deriva
• Iceberg
• Piattaforma di ghiaccio
• Ghiacciai e calotte glaciali

Il ghiaccio può assumere innumerevoli forme. Si può anche trasformare. Alcune forme sono effimere, altre durano secoli.

La formazione del ghiaccio

Nelle condizioni tipiche della vita quotidiana l’acqua solidifica, vale a dire gela, a 0 °C. Le molecole d’acqua si depositano attorno a un microscopico granello di polvere (o simile), chiamato nucleo di cristallizzazione. Più la struttura superficiale della sostanza che compone il nucleo di cristallizzazione è simile a quella del ghiaccio e più facilmente l’acqua inizierà a solidificarsi.

Acqua particolarmente pura, dunque senza la presenza di nuclei di cristallizzazione, può essere raffreddata in laboratorio fin verso i -30 °C, prima che inizi spontaneamente a solidificarsi. L’acqua ancora liquida a temperature inferiori agli 0 °C è chiamata acqua sopraffusa. La presenza di sostanze disciolte nell’acqua (ad esempio sale o zucchero) porta ad un abbassamento della temperatura alla quale l’acqua solidifica. Questo fenomeno viene sfruttato, ad esempio, dai servizi di manutenzione stradali per impedire che d’inverno si formino placche di ghiaccio sulle strade.

Il ghiaccio si forma quando i necessari “ingredienti” sono opportunamente presenti, vale a dire sufficiente acqua, sufficienti nuclei di cristallizzazione e una temperatura inferiore agli zero gradi. Il ghiaccio ha una densità inferiore a quella dell’acqua liquida (si parla a volte di anomalia della densità dell’acqua). Di conseguenza il ghiaccio galleggia sull’acqua liquida, con una proporzione fra volume emerso e volume immerso di circa 10:90. Vale a dire il 10% del volume emerge dall’acqua, il 90% rimane immerso.

La formazione delle diverse forme di ghiaccio

Qui di seguito sono descritti brevemente i processi che portano alla formazione delle principali forme di ghiaccio che si possono trovare in natura.

• Brina (fiori di brina): la brina si forma quando il vapore acqueo (gas invisbile) si deposita direttamente su un oggetto in forma solida, senza passare dallo stato liquido. I fiori di brina sono una variante particolarmente estetica della brina: si formano sui vetri (ad esempio i parabrezza) decorandoli con dei motivi molto artistici.
• Galaverna: la galaverna si forma quando delle goccioline di nebbia gelano contro degli oggetti a temperature comprese fra -2 °C e -10 °C, senza diffondersi sulla superficie e intrappolando in questo modo dell’aria. La galaverna è porosa e biancastra. La sua formazione è favorita dalla presenza di vento.
• Ghiaccioli: i ghiaccioli si formano a seguito della solidificazione di singole gocce di acqua. Prendiamo, ad esempio, il caso di un tetto sul quale è presente della neve che durante il giorno inizia a fondere lentamente. Sul bordo del tetto l’acqua di fusione cade, goccia dopo goccia, verso il terreno. Nella notte le temperature si abbassano e le gocce che si trovano sul bordo del tetto sono facilmente le prime che solidificano. Se dal tetto continua a scorrere ancora un po’ di acqua di fusione quando questa raggiunge le gocce gelate, solidifica a sua volta. Lentamente, un po’ alla volta, si crea un ghiacciolo che cresce sempre dall’alto verso il basso.
• Aghi di ghiaccio: in terreni con importante presenza di acqua nello strato superficiale quando la temperatura dell’aria è inferiore agli 0 °C, l’acqua può fuoriuscire dai pori del terreno, dando vita a fragili aghi di ghiaccio che possono raggiungere anche alcuni centimetri di lunghezza.
• Capelli di ghiaccio: i capelli di ghiaccio sono sottili aghi di ghiaccio che crescono su tronchi di alberi caduti a terra, umidi e marci e in via di decomposizione.
• Fiocchi di neve: i fiocchi di neve si formano quando diversi cristalli di neve si raggruppano fra loro. I cristalli di neve nascono dal deposito delle goccioline d’acqua attorno a un nucleo di cristallizzazione (ad esempio un granello di polvere). I cristalli di neve si presentano in svariate forme, tutte però a simmetria esagonale.
• Grandine e gragnuola: la grandine si forma quando le gocce di acqua sono trascinate dalle correnti verticali all’interno di una nuvola temporalesca fino a quote tali da poter congelare in presenza di aria molto fredda formando dei chicchi di ghiaccio. La gragnuola è composta da chicchi di ghiaccio di piccole dimensioni.
• Banchisa e ghiaccio alla deriva: la banchisa è una massa di ghiaccio galleggiante che non è collegata con la terraferma. Può ricoprire distese di migliaia di chilometri quadrati. Può essere composta da blocchi di ghiaccio alla deriva, di varia dimensione, che sono stati spinti assieme dalle correnti marine e dai venti. Si parla per contro di ghiaccio alla deriva quando i blocchi di ghiaccio galleggiano senza essere collegati tutti assieme. I singoli blocchi possono avere dimensioni che vanno dalle decine di metri ad alcuni chilometri.
• Iceberg: sono masse di ghiaccio, che si staccano dalla parte frontale di un ghiacciaio che arriva fino ad un mare. Essi galleggiano sull’acqua andando alla deriva. La dimensione e la forma degli iceberg è molto variabile. Gli iceberg sono composti da acqua dolce e contengono intrappolate anche delle bolle di aria.
• Piattaforma di ghiaccio: vi sono ghiacciai o calotte glaciali che non solo raggiungono il mare, ma si sospingono anche per chilometri sull’acqua. Il fronte dunque non si trova sul bordo della terraferma. Il ghiaccio che galleggia sull’acqua è collegato con il ghiaccio che si trova sulla terraferma. Se il ghiaccio che galleggia fuoriesce di almeno 2 metri dall’acqua, si parla di una piattaforma di ghiaccio. Esse di solito hanno uno spessore complessivo fra 200 e 1000 metri. Lungo i suoi bordi si formano e si staccano in continuazione degli iceberg.
• Ghiacciai e calotte glaciali: i ghiacciai e le calotte glaciali sono masse di ghiaccio molto estese che ricoprono ampie superfici (da alcuni chilometri quadrati fino a scala continentale).

Utilità e potenziali pericoli del ghiaccio

Il ghiaccio trova numerosi utilizzi, ad esempio nella catena del freddo per la conservazione dei cibi, in frutticoltura per proteggere le piante in fiore da una gelata (in tedesco), nell’ambito degli sport invernali oppure come via di comunicazione e trasporto in inverno.

Il ghiaccio può però anche rappresentare un potenziale pericolo:

• le placche di ghiaccio o gli accumuli di neve soffiata ostacolano il traffico.
• gli iceberg o la banchisa costituiscono un pericolo per la navigazione.
• i depositi di ghiaccio rendono difficile governare un aeroplano.
• i depositi di ghiaccio o di neve sui tetti creano pericolosi accumuli a tralicci, tetti, strutture.
• la brina sui parabrezza delle auto al mattino impegna notevolmente molti guidatori.

Non da ultimo il ghiaccio può però lasciarci a bocca aperta, meravigliati davanti a meravigliosi disegni o sculture di ghiaccio, che a volte sono molto effimeri.