雪花的形狀

雪花的形狀

雪花的形狀極多,而且十分美麗.如果把雪花放在放大鏡下,可以發現每片雪花都是一幅極其精美的圖案,連許多藝術家都贊嘆不止。但是，各種各樣的雪花形狀是怎樣形成的呢?雪花大都是六角形的，這是因為雪花屬于六方晶系。云中雪花"胚胎"的小冰晶，主要有兩種形狀。一種呈六棱體狀，長而細，叫柱晶，但有時它的兩端是尖的，樣子象一根針，叫針晶。別一種則呈六角形的薄片狀，就象從六棱鉛筆上切下來的薄片那樣，叫片晶。

如果周圍的空氣過飽和的程度比較低，冰晶便增長得很慢，并且各邊都在均勻地增長。它增大下降時，仍然保持著原來的樣子，分別被叫做柱狀、針狀和片狀的雪晶。

如果周圍的空氣呈高度過飽和狀態，那么冰晶在增長過程中不僅體積會增大，而且形狀也會變化。最常見的是由片狀變為星狀。

原來，在冰晶增長的同時，冰晶附近的水汽會被消耗。所以，越靠近冰晶的地方，水汽越稀薄，過飽和程度越低。在緊靠冰晶表面的地方，因為多余的水汽都已凝華在冰晶上了，所以剛剛達到飽和。這樣，靠近冰晶處的水汽密度就要比離它遠的地方小。水汽就從冰晶周圍向冰晶所在處移動。水汽分子首先遇到冰晶的各個角棱和凸出部分，并在這里凝華而使冰晶增長。于是冰晶的各個角棱和凸出部分將首先迅速地增長，而逐漸成為枝叉狀。以后，又因為同樣的原因在各個枝叉和角棱處長出新的小枝叉來。與此同時，在各個角棱和枝叉之間的凹陷處。空氣已經不再是飽和的了。有時，在這里甚至有升華過程，以致水汽被輸送到其他地方去。這樣就使得角棱和枝叉更為突出，而慢慢地形成了我們熟悉的星狀雪花。

上面說的實際上是一個典型的星狀雪花的形成過程。它的相當部位，不論形狀或大小，都應當是相同的。這種典型的星狀雪花只有在一個理想的、平靜的環境中(譬如在實驗室內)才能形成。在大氣中，它不能象上面說的那樣有步驟地增大，所形成的形狀也就不能那樣典型。這是因為冰晶逐漸在下降著，而且有時在旋轉著，各個枝叉接觸水汽的多少有所不同，而那些接觸水汽較多的枝又便增長得較多。因此，我們平常所看到的雪花雖大體上一樣但又互不相同。

另外，雪花在云內下降的過程中，也會從適宜于形成這種形狀的環境降到適宜于形成另一種形狀的環境，于是便出觀了各種復雜的雪花形狀。有的象袖扣，有的象刺猾。即使都是星狀雪花，也有三個枝叉的、六個枝叉的，甚至有十二個枝叉、十八個枝又的。

以上所述都是單個雪花的情況。在雪花下降時，各個雪花也很容易互相攀附并合在一起，成為更大的雪片。雪花的并合大多在以下三種情況下出觀。(1)當溫度低于0℃的時候，雪花在緩慢下降的途中相撞。碰撞產生了壓力和熱，使相撞部分有些融化而彼此沾附在一起，隨后這些融化的水又立即凍結起來。這樣，兩個雪花就并合到一起了。(2)在溫度略高于0℃的時候，雪花上本來已覆有一層水膜，這時如果兩個雪花相碰，便借著水的表面張力而沾合在一起。(3)如果雪花的枝叉很復雜，則兩個雪花也可以只因簡單的攀連而相掛在一起。

雪花從云中下降到地面，路途很長，在條件適合時，可以經多次攀連并合而變得很大。在降大雪的時候，有時有一些鵝毛般的大雪片，就是經過多次并合而成的。

但是，有時雪花互碰時不是互相并合在一起，而是給碰破了，這時便產生一些畸形的雪花。例如，在降雪的時候，有時會見到一些單個的"星枝"，就屬于這種情況。

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