雪花形狀有多少種?

2020-12-17 中國氣象局

  雪花是一種美麗的晶體,又名未央花或六出。人們很早就留意到雪花的形狀,中國西漢時代的韓嬰就寫過:「凡草木花多五出,雪花獨六出。」即雪花的基本形狀是六角形。其實在不同的環境下,雪花可以表現出各種各樣的形態。這主要是因為雪花在生成過程中,溫度和溼度瞬息萬變,只要稍有差異,雪花的形狀就會有所不同。

  雪花的形狀,涉及到水在大氣中的結晶過程。大氣中的水分子在冷卻到冰點以下時,就開始凝華並形成水的晶體,即冰晶。冰晶和其他一切晶體一樣,其最基本的性質就是具有自己規則的幾何外形。冰晶屬六方晶系,六方晶系具有四個結晶軸,其中三個輔軸在一個平面上,互相以六十度角相交;另一主軸與這三個輔軸形成平面垂直。六方晶系的最典型形狀是六稜柱體。但是,當結晶過程中主軸方向晶體發育很慢,而輔軸方向發育較快時,晶體就呈現出六邊形片狀。大氣中的水汽在結晶過程中,往往是晶體在主晶軸方向生長速度慢,而三個輔軸方向則快得多,因此冰晶多為六邊片狀。

  當大氣中的水汽十分豐富的時候,周圍的水分子不斷地向最初形成的晶片上結合。其中,雪片的六個頂角首當其衝,頂角上出現突出物和枝杈。這些枝杈增長到一定程度,又會分叉。次級分叉與母枝均保持六十度的角度。一朵六角星形的雪花就這樣形成了。

  每片雪花在整體上雖然都是六角星形的,但在細微形態上卻有很多差別。有人專門收集過不同形狀的雪花,竟發現有六千多種不同的細微形態的雪花。仔細觀察各種不同形態的雪花,可以發現主要有4種:極狀雪花像一塊六角形的薄板,有的整齊而對稱,有的錯綜複雜、呈不規則堆疊的六角形;星狀雪花像一顆有六角光芒的星星;柱狀雪花像六角形的粉筆,它的兩頭有的是平的,有的是尖的,也有幾個大小不同的柱形集合在一起組成;針狀雪花像縫衣服的針,它的兩端有渾圓的,有尖尖的,也有單根針狀和數根針狀合併而成的。

  此外,科學家們還發現,雪花在空中飄浮時,本身還會振動,而這種振動是環繞對稱點進行的,而這個對稱點正是最初形成的冰晶,這就是保持雪花形態在飄落過程中不發生變化的原因。(吳婷)

 

(來源:《中國氣象報》 責任編輯:王美麗)

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