冬季來臨,銀裝素裹,特別是下雪天,漫天的雪花總讓人聯想到那句"千樹萬樹梨花開",漫天大雪的壯觀讓眼前的一切煥然一新,不覺的興奮起來,每年冬天都期盼著一場大雪。其實雪花很小,窗外的白雪皚皚都是一片一片的雪花堆積起來,才有了千樹萬樹的壯景,所以下雪的時候很少有人仔細觀察一片雪花具體長什麼樣子,一片純白的雪景很美,但那僅僅鑽石大小的雪花也美得震撼,而且在這世界上沒有兩片完全相同的雪花。
我們常見的雪花是六角星形狀的,這種形狀的雪花經常作為代表出現在教科書上,或者網絡上。但是雪花的形狀可不僅僅是這種,它在環境溫度、溼度的差異下形成的形狀也有所區別,有點甚至還區別很大,有點區別就較小。
星狀樹
雪花在術語中又叫做雪晶,星狀樹就是最常見的雪晶形狀,呈六角星形狀。下雪時經常有落在衣服上的雪花,仔細觀察大部分都是這種形狀,在幾何上看有六條主線相交,多條側線在主線上延伸,形狀非常整齊具有對稱感,每條相鄰主線的夾角都是60度,長度也相同。這種形狀和蕨類植物的形狀有些相似,並且非常薄。
柱狀和針狀
可能大部分人都沒有見到過針狀或者是柱狀的雪花,其實這種雪花也非常常見,但是由於其體積很小所以不容易發現,再加上融化速度也會更快,下次要是想觀察柱狀或是針狀的雪晶得專門買個放大鏡。
這兩種形狀的雪花就像是鉛筆剛買回來的形狀,六邊形柱體,但兩頭較為圓潤,體型粗一點的,兩頭還會有像圓錐戳進去一樣的孔。柱狀雪花可以從一個地方生出好幾個,也非常漂亮。
在柱狀雪花體積逐漸變大的過程中,雪花出現分裂,最終分裂成兩個針狀雪花,因為兩者形狀的略微差別,名稱也不同。
眾所周知,雪花會融化成水,所以雪花的物理性質其實是水構成的。而雪花是從雲中降落所以說雪花的出生地是雲朵。天空中的雲朵含有大量的水蒸氣和水,寒冷天氣時,由於氣溫的原因,水蒸氣和水會結成冰晶,冰晶不斷的碰撞又重新凍結,這樣多次以來冰晶就會不斷增大,從而形成現在這樣的雪晶的形狀。
但是在冬天也不是時常能夠見到雪的,有的時候雲中的溫度降低,凝結成冰晶再降落到了地面的時候就已經變成水了,只有在雲中的溫度降低時,水汽凝結成冰晶到了地面上仍然還是雪花的時候才叫下雪。要想達到下雪的效果,就必須滿足三個條件。
第一個就是上文所說的氣溫低。低到一定溫度時才能夠產生冰晶,當然冰晶從雲裡降落時雲下的溫度,也必須要低於0°才能夠,一直到地面上都是保持雪花的形狀,而不會融化成水。第二點就是水汽要飽和。在產生冰晶的空氣中,含有大量的水汽,溫度降低到一定程度時就會產生冰晶或者是水滴,所以水汽飽和是產生冰晶的必要條件。
其次就是空氣中要含有凝結核,凝結核是漂浮在空中的一些非常小的固體顆粒。凝結核的存在就是為了讓水或晶體找到可以為之依附的附著體。水汽依附在凝結核的表面形成的小冰晶或小水滴才能夠不容易散落,並且增加重量成功離開雲層,如果沒有凝結核,水汽也會因為質量太小也就沒有辦法從雲上降落。
一片漂亮的雪花往往在空氣溼度大,水汽飽和的環境下出生,溫度範圍也大都在-22度—10度之間,所以雪花的生長是受到很多制約的,不同的溫度溼度,水汽飽和度也會產生不同形狀的雪花,像上文提到的柱狀針狀雪花溫度範圍就在-10度—3度的雲層中出生。
世界上沒有兩片完全的相同雪花,即使在溫度溼度,水汽飽和度都相同的情況下也會存在,形成時水分子在各個角落的影響,下落過程中風力摩擦力,等各方面都會影響雪晶的形狀,在雪花產生時就沒有一模一樣的更何況下落呢。這就是大自然值得研究的地方。