雪花七十二变


文章出自:博物 2007年第01期 作者: 张超 

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景象万千的雪花,是大自然赐予人类的最美丽的结晶体。它精美绝伦的六角结构令人赞叹。但雪可不是只有雪花这一种形态。雪花是规则的几何形体吗?六瓣的雪花有几种变形?千姿百态的雪花又是如何形成的呢?我们不妨去探究一下小小雪花背后隐藏的高深科学。

“雪花开六出,冰珠映九光。” 又到了雪花飘飞的季节,诗人吟哦雪花的奇瑰,科学家研究雪花的成因。面对着漫天的雪花,你可曾想过留住这些转瞬而逝的冬日精灵?如果我们身手抓去,幸运的时候,在掌心体温将它们融化之前,我们会看到六角形或六个瓣的晶莹颗粒,正如同贺年卡上的图案和圣诞节贴在墙上的装饰。但更多时候,我们捉在掌中的却只有一些白白的碎片、粉末或者形状不规则的冰屑,真正六角雪花的芳容,实在难得一见。不必为此难过,美丽的雪花并不是被你的“大力金刚掌”捏碎的。实际上,作为天上的固体降水,“雪花”只是雪的一种形态,而雪也绝非只有“雪花”这一种面目。

三头六臂的精灵

雪的千般变化,是拜天空中的云所赐。雪是在云中形成的固态降水物;它们那千变万化的形态,是在不同高度、温度、饱和度和云类的影响下形成的。在自然云层中可以形成4种“冰晶单元”:冰晶单体、板状雪晶、小冰丸和雹块。单个冰晶单元的大小通常在0.05~4.6毫米之间,重量只有0.2~0.5克。它们都可以被称作“雪晶”。

我们的摄影师老唐使用专门订制的微距镜头,捕捉到了这枚“完美”的雪花。她静静地“站”在老唐的摄影包上,一副亭亭玉立的样子。
从蒸汽到雪花
是不是天气寒冷就会降雪呢?当然不是这么简单,有两个必要的条件需要满足。
一个是水汽饱和。空气在某一个温度下所能包含的最大水汽量,叫做饱和水汽量。空气达到饱和时的温度,叫做露点。饱和的空气冷却到露点以下的温度时,空气里就有多余的水汽变成水滴或冰晶——雪晶就是在这些“过饱和”的大气中孕育的。
另一个条件是空气里必须有凝结核。凝结核是一些悬浮在空中的固体微粒。如果空气中的凝结核没有达到一定浓度,就只有漫天乌云,却见不到降雪了。

冰晶单体的外观,是一个芝麻大小的六角棱柱;它是在水汽过饱和大气中,水汽四面扩散,促使冰晶增长而形成的。相对而言,板状雪晶的形成要复杂得多,它们那复杂的几何形态,只能在适当的条件下才可以生成。冰丸和雹块一般是冻结的冰晶,当它们下落时不断合并,从而生长为雹。

除了独来独往的冰晶单体以外,连成片的“鹅毛大雪”是雪晶降临人间的另一种常见形态。雪晶的聚合物就是雪片,在云中水滴凝结后形成的“胶水”作用下,下落中不小心发生碰撞事故的雪晶就被黏在了一起。

责任编辑 / 张超 

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