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雪的形態有多少種

雪的形態有多少種

雪的形態有多少種

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。

雪花大都是六角形的,這是因為雪花屬於六方晶系。雲中雪花"胚胎"的小冰晶,主要有兩種形狀。一種呈六稜體狀,長而細,叫柱晶,但有時它的兩端是尖的,樣子像一根針,叫針晶。另一種則呈六角形的薄片狀,就像從六稜鉛筆上切下來的薄片那樣,叫片晶。

如果雲中水汽不太豐富,實有水汽壓僅大於平面的飽和水汽壓,水汽只在面上凝華,這時形成的是柱狀雪花如果水汽稍多,實有水汽壓大於邊上的飽和水汽壓,水汽在邊上和麵上都會發生凝華,由於凝華的速度還與彎曲程度有關,彎曲程度大的地方凝華較快。

所以在冰晶邊上凝華比面上快,這時多形成片狀雪花如果雲中水汽非常豐富,實有水汽壓大於角上的飽和水汽壓,這樣在面上、邊上、角上都有水汽凝華,但尖角處位置突出,水汽供應最充分,凝華增長得最快,所以多形成枝狀或星狀雪花,故又名六出。

再加上冰晶不停地運動,它所處的溫度和溼度條件也不斷變化,這樣就使得冰晶各種部分增長的速度不一致,形成多種多樣的雪花。

標籤: 形態
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