读 而 思
“雪花开六出”,“出”,花分六瓣的意思,“六出”即六瓣花。这句话就是说:雪花为六角形,似六瓣形花。
两千多年前西汉文帝时代的韩婴就在《韩诗外传》中明确指出了:“凡草木花多五出,雪花独六出。”直到1611年,德国天文学家刻卜勒才记述雪花是六角形的,这比我国晚一千七百年。
雪花是从哪来的?
雪花从哪里来?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。饱和的空气冷却到露点(空气达到饱和时的温度叫做露点)以下的温度时,空气里就有多余的水汽变成水滴或冰晶——雪晶在这些“过饱和”的大气中孕育。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。
雪花为什么大多数是六角形呢?
雪花都是由水汽在小冰晶上凝华增大而形成的,六角形状同水汽凝华的结晶习性有关。冰晶属于六方晶体系,它的分子以六角形状占多数。由于冰晶的尖角处位置特别突出,水汽供应接触最充分,所以在六角形状的冰晶棱角上长出一个个新的枝杈,最后就变成了六个花瓣样各种姿态的雪花。
六方晶系由四个结晶轴构成,其中三个辅轴在一个基面上,互相以60°的角度相交,第四轴(主晶轴)与三个辅轴所形成的基面垂直。当水汽凝华结晶时,倘若主晶轴发育得比另外三个辅轴快,并且延伸很长,那么晶体就会形成柱状;而如果主晶轴发育慢,且很短,那么晶体就形成片状。雪花之所以都是六角形,是因为它沿主晶轴方向晶体生长的速度要比沿三个辅轴方向慢得多。
谁决定了雪花的形态?
雪花的形态与其所处的气象条件密切相关,特别是温度和湿度。当水汽充足、云中温度下降到-5~-3℃时,天空降下的是针状六瓣结晶冰花;当温度降至-13~-10℃时,天空降下的是六瓣板状晶体雪花;如果是枝状、星状六瓣晶体雪花,通常需要在-18~-14℃温度的范围内了;那种琉璃别致的棱形状晶体雪花,则是在-25℃且水汽处于冰面饱和状态下逐渐形成的。
除六角形雪花之外,科学家们还发现了自然界中三角形雪花的存在。为揭开谜底,科学家们在实验室中模拟与自然降雪相似的条件以制造雪花,通过记录各种不同形状的雪花晶体,最终发现,一些三角形雪花晶体仍然有六个边,只是因为它们都由三长三短的六条边构成,所以看上去像三角形。科学家指出,这种情况一般是由于雪花在降落的过程中,微小的尘埃颗粒等杂质会使雪花的某个边缘产生倾侧,在风力作用下,向下倾侧的边缘会生长得更快,从而形成三角形。