为什么雪花有多种形状?

为什么雪花有多种形状?
为什么雪花有多种形状?

为什么雪花有多种形状?
一提起雪,便使我们联想起白皑皑的一片.由于雪一落到我们的
身上,很容易化成雪水,所以,很少有人真正仔细观察过它
的形状.
如果你有机会仔细观察,便会发现雪花有多种形状.
至今已发现的形状就有 4000 多种,但最基本的形状
是片状、柱状和星状.当极小的冰晶和0℃以下的过
冷却水滴组成云层,水汽不断升腾与冰晶凝华,水
温达-5℃时,无数根六角形的冰针就形成了.这是
冰晶最稳定的形状.同时,凝华作用还在继续进行.
如果冰晶周围水汽多,六个角增长很快,就形成星状；
假如冰晶四周水汽很少,六个角不如两个底面增长快,
便形成柱状；倘若水汽适中,则形成片状雪花.

这和水的结晶习性有关。天然水冻结的冰和大气中水汽凝华结晶的雪，它们的结晶学特性，都属于六方晶系。六方晶系具有四个结晶轴—一个主轴加上三个辅轴。三个辅轴分布在同一个平面上，互相以六十度的角度对称相交。主晶轴呢，就从三个辅轴的交点上引仲出来，井垂直于辅轴所构成的平面。六方晶系最典型的代表就象是几何学上的一个正六面柱体。当水汽凝华结晶的时候，如果主晶轴比其它三个辅轴发育缓慢，并且较短，那么，雪的形状就成...

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这和水的结晶习性有关。天然水冻结的冰和大气中水汽凝华结晶的雪，它们的结晶学特性，都属于六方晶系。六方晶系具有四个结晶轴—一个主轴加上三个辅轴。三个辅轴分布在同一个平面上，互相以六十度的角度对称相交。主晶轴呢，就从三个辅轴的交点上引仲出来，井垂直于辅轴所构成的平面。六方晶系最典型的代表就象是几何学上的一个正六面柱体。当水汽凝华结晶的时候，如果主晶轴比其它三个辅轴发育缓慢，并且较短，那么，雪的形状就成为六角形雪片，要是主晶轴发育很快，延仲较长，那么，雪的形状就成为六棱柱状。大气层里的温度，对雪花的形状起着很大的作用.温度高，容易产生六角形雪片，温度低，则往往容易产生柱状雪晶。根据许多科学家的观测研究，大气层温度在-25℃以下时，雪的形状多数是主晶轴发育的六棱柱状；温度在-25℃～-15℃时，雪的晶体大多是六角形雪片；温度在-15℃～0℃时，天空里降落的则多数是美丽的六角星形的雪花.

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如果周围的空气过饱和的程度比较低，冰晶便增长得很慢，并且各边都在均匀地增长。它增大下降时，仍然保持着原来的样子，分别被叫做柱状、针状和片状的雪晶。
　　如果周围的空气呈高度过饱和状态，那么冰晶在增长过程中不仅体积会增大，而且形状也会变化。最常见的是由片状变为星状。
雪花的相当部位，不论形状或大小，都应当是相同的。这种典型的星状雪花只有在一个理想的、平静的环境中(譬如在实...

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如果周围的空气过饱和的程度比较低，冰晶便增长得很慢，并且各边都在均匀地增长。它增大下降时，仍然保持着原来的样子，分别被叫做柱状、针状和片状的雪晶。
　　如果周围的空气呈高度过饱和状态，那么冰晶在增长过程中不仅体积会增大，而且形状也会变化。最常见的是由片状变为星状。
雪花的相当部位，不论形状或大小，都应当是相同的。这种典型的星状雪花只有在一个理想的、平静的环境中(譬如在实验室内)才能形成。在大气中，它不能象上面说的那样有步骤地增大，所形成的形状也就不能那样典型。这是因为冰晶逐渐在下降着，而且有时在旋转着，各个枝叉接触水汽的多少有所不同，而那些接触水汽较多的枝又便增长得较多。因此，我们平常所看到的雪花虽大体上一样但又互不相同。
　　另外，雪花在云内下降的过程中，也会从适宜于形成这种形状的环境降到适宜于形成另一种形状的环境，于是便出观了各种复杂的雪花形状。有的象袖扣，有的象刺猾。即使都是星状雪花，也有三个枝叉的、六个枝叉的，甚至有十二个枝叉、十八个枝又的。
　　以上所述都是单个雪花的情况。在雪花下降时，各个雪花也很容易互相攀附并合在一起，成为更大的雪片。雪花的并合大多在以下三种情况下出观。(1)当温度低于0℃的时候，雪花在缓慢下降的途中相撞。碰撞产生了压力和热，使相撞部分有些融化而彼此沾附在一起，随后这些融化的水又立即冻结起来。这样，两个雪花就并合到一起了。(2)在温度略高于0℃的时候，雪花上本来已覆有一层水膜，这时如果两个雪花相碰，便借着水的表面张力而沾合在一起。(3)如果雪花的枝叉很复杂，则两个雪花也可以只因简单的攀连而相挂在一起。

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雪花的形成
在天空中运动的水汽怎样才能形成降雪呢？是不是温度低于零度就可以了？不是的，水汽想要结晶，形成降雪必须具备两个条件：
一个条件是水汽饱和。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。因为冰面饱和水汽含量比水面要低，所以冰晶生长所要求的水汽饱和程度比水滴...

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雪花的形成
在天空中运动的水汽怎样才能形成降雪呢？是不是温度低于零度就可以了？不是的，水汽想要结晶，形成降雪必须具备两个条件：
一个条件是水汽饱和。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。因为冰面饱和水汽含量比水面要低，所以冰晶生长所要求的水汽饱和程度比水滴要低。也就是说，水滴必须在相对湿度（相对湿度是指空气中的实际水汽压与同温度下空气的饱和水汽压的比值）不小于100%时才能增长；而冰晶呢，往往相对湿度不足100%时也能增长。例如，空气温度为-20℃时，相对湿度只有80%，冰晶就能增长了。气温越低，冰晶增长所需要的湿度越小。因此，在高空低温环境里，冰晶比水滴更容易产生。
另一个条件是空气里必须有凝结核。有人做过试验，如果没有凝结核，空气里的水汽，过饱和到相对湿度500%以上的程度，才有可能凝聚成水滴。但这样大的过饱和现象在自然大气里是不会存在的。所以没有凝结核的话，我们地球上就很难能见到雨雪。凝结核是一些悬浮在空中的很微小的固体微粒。最理想的凝结核是那些吸收水分最强的物质微粒。比如说海盐、硫酸、氮和其它一些化学物质的微粒。所以我们有时才会见到天空中有云，却不见降雪，在这种情况下人们往往采用人工降雪。
雪花为什么多呈六角形，花样又如此繁多呢？
雪花是由小冰晶增大变来的，而冰的分子以六角形的为最多，因而形成雪花多是六角形的。雪花形状的多种多样，则与它形成时的水汽条件有密切的关系。
对于六角形片状冰晶来说，由于它面上、边上和角上的弯曲程度不同，相应地具有不同的饱和水汽压，其中角上的饱和水汽压最大，边上次之，平面上最小。在实有水汽压相同的情况下，由于冰晶的面、边、角上的饱和水汽压不同，其凝华增长的情况也不相同。如果云中水汽不太丰富，实有水汽压仅大于平面的饱和水汽压，水汽只在面上凝华，这时形成的是柱状雪花；如果水汽稍多，实有水汽压大于边上的饱和水汽压，水汽在边上和面上都会发生凝华，由于凝华的速度还与弯曲程度有关，弯曲程度大的地方凝华较快，所以在冰晶边上凝华比面上快，这时多形成片状雪花；如果云中水汽非常丰富，实有水汽压大于角上的饱和水汽压，这样在面上、边上、角上都有水汽凝华，但尖角处位置突出，水汽供应最充分，凝华增长得最快，所以多形成枝状或星状雪花，故又名六出。
再加上冰晶不停地运动，它所处的温度和湿度条件也不断变化，这样就得冰晶各种部分增长的速度不一致，形成多种多样的雪花。

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