一些科學家說，形成雪花的排列組合，或是整個宇宙中原子的兩倍

當下雪時，數億萬的雪花歷經長途跋涉飄落到你的衣服上時，你可能會認真的去觀察這些大自然塑造的精緻而複雜的藝術晶體，甚至你會去比較它們之間的異同。但有這樣一句話，這些小雪花中沒有兩個是一樣的，那麼這是真的嗎？

簡短的回答是肯定的，雪花真的是各不相同。你可能會發現一些非常相似的（特別是在雪花形成的初期），但是完全形成的雪花確實在結構上是不同的。如果要了解為什麼雪花採用了獨特的結構就意味著首先要了解雪花的形成方式。這一切都始於地球表面，水從海洋，河流和湖泊中蒸發，然後以氣態水蒸氣的形式上升到大氣中，我們將其視為雲。

到了冬天，冷空氣迫使水蒸氣分子形成小液滴，這些液滴容易凝結到任何附近的微粒物質上，如花粉或灰塵。這些微小的冰晶就是很快就要長大的雪花的嬰兒版。這些晶體漂浮在天空中，與水蒸氣分子碰撞。當蒸汽與晶體接觸時，水蒸汽從它的狀態直接跳到固態晶體，加入到雪花的原始核中。這個過程一次又一次地發生，把雪花從一個幾乎無法察覺的晶體變成一個更大的雪花，在適當的條件下，雪花會掉到地上。

知道了這一切，你也許仍然很難相信在一片雪花紛飛的天空中沒有兩個是一樣的。接下來，你將看到雪花的製造過程以及如何確保這些小晶體都是獨一無二的。

從冰晶到雪花，雪花的成長之路

當第一批冰晶形成一組初生的雪花時，新的雪花看起來往往驚人地相似。這在很大程度上是因為冰晶通常呈六邊形，而這是氫原子與氧結合生成水的方式。冰晶的某些邊緣參差不齊。這些參差不齊、不均勻的區域比六邊形更平滑、更均勻的部分吸引更多的水分子。每一條邊長得差不多，變成了一片複雜而均勻的雪花。

如果雪花在出生的最初幾分鐘就停止了成長，那麼我們會得到更多看起來可疑相似的雪花。但是雪花會不斷地聚集越來越多的晶體，以不同的模式聚集在一起。當這些水晶團繼續它們的這一過程時，新的成員加入進來。它們以環境因素的形式出現，特別是溼度和溫度。這兩個因素在雪花是越來越大還是逐漸消失中都起著重要作用。

你可以想像溫度對冰晶的形成和結構有多關鍵。在27至32華氏度（-2.8至0攝氏度）之間，晶體呈板狀或稜柱狀，這些是典型的六臂雪花。把溫度降低幾度，你就會看到針狀結構。較低的溼度會導致雪花變平，較高的溼度意味著邊緣和角落會有更多的晶體。

在這樣非常寒冷的溫度下加入額外的水分，雪花會突然變得異常的迷人美麗。它們可能會形成微小的顆粒狀薄片。或者，它們可以一層一層地增加，直到它們變成巨大的雪花，就像1887年蒙大拿州打破紀錄的38釐米寬的雪花。

每片雪花為什麼是獨一無二的？

物理和天氣條件決定了雪花的形狀和大小，數學確定了它們是獨一無二的。

每個雪花都是由大量的水分子組成的。據估計，一片雪花可能含有多達百億個水分子。因為雪花的每一個小分支都可以孕育出許多其他的分支，所以有很多種不同的水晶特徵可以加入其中。一些科學家說，它有許多種可能的排列，可能的晶體組合是整個宇宙中原子的兩倍。

這些數字太大了，我們甚至不能真正理解它們。但如果這個數字成立的話，那麼這兩個數字意味著，任何兩個雪花都不太可能曾經或將來完全一樣。此外，在任何情況下，雪花的形成都有各種各樣的其他因素在起作用。即使是溫度和溼度的最小波動也會改變晶體結構。微小的雜質，比如灰塵，也會改變晶體。水分子與現有晶體碰撞的角度也很重要。

在地球表面上方數公裡的迴旋大氣中，所有這些變量不斷變化。 在一個很小的空間中保持的條件與在任何方向上的變量都只有一點點差異，並且所有條件都以無限的方式轉換了晶體及其隨後的雪花。雪花在空中飛來飛去的時候互相撞擊。在破碎的地方，新的雪花形成，使每一片半透明的薄片變得更加獨特。

所以雪花的特殊性幾乎是無限的。它們是對我們周圍世界和宇宙的奇怪和不斷變化的微小而短暫的證明。

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