Alors que la bibliothèque de la grêle est numérique, Soderholm crée également des répliques en plastique de certaines des grêles à l'aide d'une imprimante 3D. Ceux-ci sont utilisés comme outils d'enseignement et également pour étudier les effets de leur forme et de leur taille sur la façon dont ils dégringolent et à quelle vitesse ils le font.
La grêle est formée lorsque de minuscules particules de neige et de glace dans des nuages appelés «graupel» entrent en contact avec «l'eau surfondée» – une eau pure qui est toujours sous forme liquide en dessous de zéro degrés.
«Lorsque vous apportez de l'eau pure en dessous du gel, il ne gèle pas instantanément», explique Soderholm. « Il reste liquide jusqu'à ce qu'il touche quelque chose, puis il touchera ces petites particules de neige et de glace. »
Dans une version céleste de l'effet boule de neige, les particules de glace se développent à mesure qu'elles collectent les gouttelettes, dit Soderholm. Plus les boules de glace dépensent dans le nuage et plus le vent est fort dans le nuage pour les retenir, plus ils grandissent.
Des orages forts produisent les plus grandes grêles car ils ont un courant ascendant – un air en mouvement vertical – qui arrête la grêle qui tombe. La masse d'air chaude et humide à la surface et l'air froid en l'air qui crée les orages les plus forts est le plus fréquent à la fin du printemps.
Cependant, la science de la façon dont la forme des grêles est un domaine de recherche active. Une école de pensée, dit Soderholm, est que les grêles tournent de haut en bas pour se développer à plusieurs reprises dans un orage, tandis que l'autre théorie est qu'ils montent une fois, puis se font souffler horizontalement, puis tombent au sol.
Un orage produira des milliards de grêles, et chacun variera en raison de légères différences dans sa formation et du chemin qu'elle emprunte au sol. Des grêles plus grandes ont tendance à être plus plates et plus allongées, tandis que les grêles plus petites ont tendance à être plus symétriques, dit Soderholm.
Les grêles diffèrent également les uns des autres à l'intérieur. Les scientifiques ont longtemps pu les couper avec des outils simples tels que des scies spécialisées ou des fils chauds pour révéler des structures de type géode à l'intérieur. La différence est maintenant que les chercheurs peuvent désormais prendre des photos et des mesures détaillées des modèles.
«Nous les tranchons également au milieu et sortons ces sections minces, et nous prenons des photos d'eux pour comprendre comment ils ont grandi», explique Soderholm.
« Vous verrez les anneaux en eux, tout comme les anneaux de géode ou les anneaux d'oignon, et des changements dans la couleur de la glace. De là, nous pouvons extrapoler ce que la température et l'humidité étaient quand elle grandissait dans la tempête. »