撰文 / 徐海 楚婉苓 杨敏
雪，就是冬天的精灵，雪一片一片在天空静静缤纷，它从哪里来又到哪里去？
它从云中来，落到地上去。当云中的小水滴碰到小冰晶时就会冻结黏附在小冰晶的表面，小冰晶相互碰撞的时候会迅速增大，当冰晶增大到能够克服空气的阻力和浮力时，就会落到地面，这就是雪花。
这些小水滴和小冰晶是从哪里来的呢？
我们都知道，地球表面各种形式的水体不断地相互转化，水以气态、液态和固态的形式在陆地、海洋和大气间不断循环。空中水蒸气随气流运动到各处，水蒸气在高空遇冷时，有的液化成小水滴，有的凝华成小冰晶，形成千姿百态的云。雪花就开始于云中的小水滴。在变成雪之前，这些小水滴需要凝结核（比如尘埃颗粒）才能结冰，没有凝结核，水滴可以在远低于冰点的温度依然保持液态，甚至形成-40℃ 的过冷水。一旦形成了冰晶，其他冰晶就会附着在上面形成美丽的雪花。
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01
世界上有没有两片一样的雪花？
我们都知道，雪花大都是六角形的，这是因为雪花属于六方晶系。云中雪花“胚胎”的小冰晶，主要有两种形状。一种呈六棱体状，长而细，叫柱晶，但有时它的两端是尖的，样子像一根针，叫针晶。还有一种呈六角形的薄片状，就像从六棱铅笔上切下来的薄片那样，叫片晶。
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，分别被叫作柱状、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。
原来，在冰晶生长时周围水汽会不断被消耗，越靠近冰晶的地方，水汽越稀薄，过饱和程度越低。靠近冰晶处的水汽密度比离它远的地方小，所以水汽就从周围向冰晶所在处移动。水汽分子首先遇到冰晶的各个角棱和凸出部分，并在那里凝华而使冰晶迅速增长，逐渐成为枝杈状，最后就变成了六个花瓣样却千姿百态的雪花。
古老的谚语“世界上没有两片完全相同的雪花”真是如此吗？1988年，美国科罗拉多州博尔德市国家大气研究中心的科学家南希·奈特（Nancy Knight）在使用显微镜观察时发现威斯康星州的一次降雪中出现的两片雪花完全相同。
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02
雪也分干、湿
不知道你是否仔细观察过，每当隆冬季节降雪的时候，落在院子里、屋顶上的雪花，有的被风一吹就走，掉在衣服上也“一抖即落”，有的雪花则不会，反而容易留下湿痕。原来，被风一吹就走，“一抖即落”的雪花是干雪，容易留下湿痕的雪花是湿雪。顾名思义，干雪是由“冰”构成的，里面没有水，没有黏性，所以是“干”的。而在秋末冬初之际的降雪，有时就不容易被风吹走，有黏性，在地面和衣服上也会留有湿痕，这是因为这种雪里面含有水滴，是“湿”的。
为什么会这样呢？简言之，干雪或湿雪是由降雪时的空气温度所决定的。雪花从高空降落，在降落的途中，当气层的温度始终在0℃以下时，它们就能够以雪花的姿态，降落到地面成为“干雪”；有时候，尽管高空的温度在0℃以下，但在接近地面时，却遇到一层不是很厚的稍高于0℃的气层，导致雪花还未来得及全部融化便落到地面，于是就成为半融状态的“湿雪”了。
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03
聚丙烯酸钠：化学中的冰雪魔术师
神奇的大自然给我们带来了雪之精灵，同样，在化学的大家族里，也有一位闪耀的冰雪魔术师，它就是聚丙烯酸钠。
这种有趣的物质是一种非常常见的高吸水性树脂（婴儿“尿不湿”最关键的材料就是它），它能够吸收大量的水，并在吸水的同时急剧膨胀，体积往往能增大数百倍。我们在很多地方（比如商场柜台、圣诞节装饰、影视和舞台的布景等）看到的人造雪，就是它的功劳。造雪很简单：选取食品级聚丙烯酸钠放入杯中，将25倍的常温水快速地倒入，看！美丽的“白雪”出现了。用手摸一摸，就跟真雪一样！
色彩斑斓的雪
在我们的印象中，雪都是白色的。这是因为可见光是白色的。冷冻的水颗粒是半透明的，反射阳光使雪具有白色外观。但是，由于环境因素，雪也会呈现不同的颜色。
中国西藏自治区的察隅、德国的海德堡和南极等地都曾下过红色的雪；中国内蒙古自治区下过黄色的雪；北冰洋斯比兹别尔庚岛下过绿色的雪；更令人惊异的是，意大利和瑞典南部等地竟下过乌黑的雪。据外媒报道，2018年3月，俄罗斯、保加利亚、乌克兰、罗马尼亚，以及东欧内陆国家摩尔多瓦共和国，都出现了罕见的“橘雪”。
对此，有科学家分析是由于雪花里混进了各种不同颜色的植物或是有色尘粒之故。人们在南极见过红、绿、褐等颜色的雪，这是藻类植物在作怪。它们不怕冷，可以在雪地里生长。植物学家们根据藻类植物颜色的不同，把它们分为蓝藻、绿藻、红藻、褐藻。彩色的雪就是这些藻类植物被暴风刮到高空，和雪片相遇，黏在雪片上形成的。
此外，如果风把黄色或黑色矿物的微细颗粒吹到高空，混入雪花的形成过程，或直接作为雪的凝结核的话，天空就会下黄雪或者黑雪了。
本文来自《知识就是力量》杂志，原标题《雪：飘落到人间的精灵》，作者徐海、楚婉苓、杨敏，有删改，原创作品转载请注明来源。
