Używając programu komputerowego stworzonego przez matematyków z University of California Davis oraz University of Wisconsin-Madison możemy teraz wygenerować trójwymiarowe płatki śniegu.

Nie ma dwóch takich samych płatków śniegu, ale mogą one być do siebie bardzo podobne – mówi Janko Gravner, matematyk z UC Davis. Dodaje on: „Tajemnicą jest dlaczego nie różnią się one w większym stopniu. Dzięki możliwości odwzorowania przebiegu powstawania możemy poznać odpowiedzi na niektóre pytania.

Zawiłe, piękne i posiadające niewiarygodnie zróżnicowane kształty, płatki śniegu intrygują matematyków od co najmniej 1611 roku, kiedy to Johannes Kepler przeczuwał, że sześciokątna struktura może być odzwierciedleniem skrytej struktury krystalicznej.

Płatki śniegu tworzą się z pary wodnej wokół jakiegoś trzonu, na przykład cząsteczki kurzu. Powierzchnia powstającego kryształu jest złożoną, półpłynną warstwą, do której mogą przyłączać lub odrywać się molekuły wody z otaczającej pary wodnej. Te jednak są bardziej skłonne do osiadania we wklęsłościach kryształu.

Model stworzony przez Gravnera i Davida Griffeath’a z University of Wisconsin-Madison bierze te czynniki pod uwagę, podobnie jak temperaturę, ciśnienie atmosferyczne oraz gęstość pary wodnej w powietrzu. Poprzez przeprowadzanie symulacji powstawania płatków w różnych warunkach, naukowcy mieli możliwość odtworzenia szerokiej gamy ich naturalnych kształtów.

Bardziej niż na odtwarzaniu poszczególnych cząsteczek wody, program skupia się na dzieleniu przestrzeni na trójwymiarowe kawałki mikrometr po mikrometrze. Stworzenie jednej śnieżnej imitacji na współczesnym komputerze zajmuje programowi 24 godziny.

Tak jak w rzeczywistym świecie, igiełki są najpowszechniejszym wzorem wśród komputerowo wygenerowanych płatków śniegu. Typowe sześciokątne lub pierzaste śnieżynki są stosunkowo rzadkie, tak samo w komputerowej symulacji jak i w przyrodzie.

Gravner i Griffeath postanowili także wygenerować bardziej osobliwe płatki śniegu, takie jak „motyli płatek”, który wygląda jak trzy motyle złączone razem wzdłuż tułowia. Gravner uważa, że nie ma powodu, aby takie kształty nie pojawiały się w rzeczywistości, ale byłyby one bardzo kruche i niestałe.

Jedną z niespodzianek było to, że trójwymiarowa konstrukcja posiada częstokroć duże znaczenie, uwzględniając złożone struktury tworzące się pomiędzy dwoma płatkami - cecha rzeczywistych płatków śniegu, która jest trudna do zaobserwowania gołym okiem, ale została przestudiowana dokładnie za pomocą mikroskopów elektronowych.