Lors de certaines matinées d'hiver, lorsque le thermomètre descend en-dessous de 0 °C, on peut apercevoir d'étranges formations de givre sur sa fenêtre, son toit ou encore sur ses vitres ou capot de voiture. Le gel dessine alors d'étonnantes formes géométriques qui semblent réalisées par une intelligence informatique ou la main de l'Homme.
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Il s'agit pourtant d'une création purement naturelle. Plus connu que le gel, le meilleur exemple des figures fractalesfractales dans la nature est celui des cristaux de neige. Quand on les observe au microscopemicroscope, ces cristaux révèlent toujours ce que l'on appelle des formes fractales, du latin fractus (« brisé » en français) : une architecture ultra-complexe composée de formes aux lignes découpées et assemblées à la perfection. Mais les flocons de neige ne sont pas les seuls à arborer cette géométrie en l'apparence artificielle : le givre aussi, et doublement.
En plus des cristaux de glace de quelques millimètres, qui présentent des formes extraordinaires mais minuscules, lorsqu'on les étudie de près, la figure globale de la zone gelée représente parfois d'étranges motifs, plus grands et visibles à bonne distance. Ceux-là peuvent ressembler à des arbres, des plantes, des rivières, des plumes, ou un assemblage de cadres ressemblant à un tableau abstrait.
Les pluies verglaçantes sont souvent à l'origine du gel fractal
Pour obtenir les plus belles formations de givre fractal, il est tout d'abord nécessaire d'avoir de l'humidité qui gèle sous 0 °C ou moins. Mais il faut que ce gel se produise sur une surface plus chaude : une fenêtrefenêtre qui entoure une maison chauffée, ou un toittoit d'habitation, par exemple.
Cette différence de température est à l'origine de ces formes qui se révèlent à plusieurs mètres de distance. Les meilleures conditions se produisent lors du passage d'une pluie verglaçante, avec du vent qui propulse l'eau sur les habitations. Les gouttes ruissellent sur les fenêtres, les toits et les capots, et gèlent en suivant des chemins qui définissent ensuite les lignes de ces formes étonnantes. C'est lorsque le trajet entier de ces gouttes d'eau gèle sur la zone que le motif total apparaît.
La quantité de poussières joue également un rôle
La quantité de saletés, présente sur l'objet sur lequel ces formes sont observées, joue également un rôle : plus il y a de poussières et de germesgermes, plus les formes sont spectaculaires ! L'eau va ruisseler en transportant la poussière, laissant apparaître des chemins de givre, et l'humidité va s'agglutiner autour des grains de poussière : ce noyau va permettre aux petits cristaux de se former, et ces derniers vont ensuite glisser le long des « chemins » provoqués par les gouttes précédentes.
Il se forme alors ce phénomène fractal double : les petits cristaux de glace et les grandes formes étranges qu'ils réalisent sur la surface totale gelée. Les images les plus impressionnantes de gel fractal sont souvent prises dans les régions touchées par des pluies verglaçantes fréquentes, comme la région des Grands Lacs aux États-Unis (États du Massachussetts, Illinois, Michigan, New York...) . Le phénomène, souvent moins spectaculaire, peut aussi être photographié en Europe.
