La neve si forma
nelle nubi, in condizione di soprasaturazione, quando la temperatura è
al di sotto di quella di congelamento. I cristalli cominciano a formarsi
quando le molecole d'acqua si attaccano attorno a una particella solida
(per esempio di pulviscolo atmosferico) e iniziano ordinatamente a
depositarsi attorno a essa, formando la classica figura stellata del
cristallo di neve. Il fatto che si crei una configurazione piuttosto che
un'altra dipende da quante molecole d'acqua sono presenti e dalla
temperatura. Inoltre si possono avere innumerevoli combinazioni che
dipendono dalla struttura molecolare che si forma al momento del
congelamento, quando le molecole d'acqua si uniscono con il legame a
idrogeno. In un cristallo si osservano ramificazioni sempre diverse
poichè esso cresce in un ambiente sottoposto a piccoli sbalzi di
temperatura: tali sbalzi costringono la ramificazione a cambiare la
direzione di crescita. L’accrescimento dei cristalli di ghiaccio avviene
in forma esagonale nelle tre dimensioni spaziali ma non in modo
omogeneo. E la temperatura ed il grado di sovrasaturazione dell’aria a
determinare la direzione prevalente di crescita.Durante la caduta, i
cristalli di neve vengono a contatto tra di loro e se la temperatura lo
consente (poco inferiore ai 0 °C) si formano i fiocchi. Le ramificazioni
di ogni fiocco sono tutte però sempre identiche fra loro. Questa
simmetria è possibile semplicemente perché un cristallo di neve è così
piccolo (da punta a punta può essere solo 0,6 millimetri) che le
condizioni fisiche in cui si trova durante la crescita sono le stesse
per tutta l'estensione del fiocco. Comunemente si dice che non esistono
due fiocchi di neve uguali, ma è solo una questione di probabilità molto
bassa. Possiamo però identificare delle categorie nelle quali farli
rientrare.