
今日,朋友圈再次被北方雪景刷屏,勾起了我对雪花的好奇。我们都知道雪花呈现六角形,但背后的原因究竟是什么呢?大自然并非机器,为何能将雪花塑造得如此完美?今天,让我们一同探讨雪花的奥秘。
一探究竟,雪花的形状与大气中水的结晶过程息息相关。当大气中的水分子冷却至冰点以下时,便会开始凝华形成水的晶体,也就是冰晶。与其他晶体一样,冰晶拥有其特定的几何外形。
冰晶属于六方晶系,其结构特点为四个结晶轴。其中三个辅轴在一个平面上以六十度角相交,而另一主轴则与这三个辅轴形成的平面垂直。六方晶系的典型形状为六棱柱体。但在实际结晶过程中,当主轴方向的晶体生长较慢,而辅轴方向生长较快时,晶体则呈现出六边形片状。
大气中的水汽在结晶过程中,通常是在主晶轴方向生长缓慢,而在三个辅轴方向则相对较快,因此冰晶多为六边片状。当大气中的水汽非常丰富时,周围的水分子会不断地结合到最初形成的晶片上。在这个过程中,雪片的六个顶角会首先受到作用,出现一些突出物和枝叉。
这些枝叉在增长到一定程度后,又会继续分叉。次级分支与母枝之间保持六十度的角度,从而形成了我们常见的六角星形雪花。虽然每片雪花在整体上都是六角星形,但在细微形态上却有着千差万别。有爱好者专门收集不同形状的雪花,竟然发现了六千多种细微形态的差别。
那么,雪花为何能在空中飘落时保持六角形的形态呢?科学家们发现,雪花在空中飘浮时会产生振动,这种振动是围绕对称点进行的。而这个对称点正是最初形成的冰晶。这是雪花在飘落过程中能够保持形态不变的原因。
在极地地区,由于大气中的水汽不足、湿度极低,水汽结晶过程更为充分,冰晶能够形成标准的六棱柱状形态。在极地,有时我们能看到降落的雪并非片状雪花,而是六棱柱形的雪晶。
本文来源:兴农网。
