雪花來(lái)自哪里，雪花從哪里來(lái)

因?yàn)槔咸鞝敳桓吲d了...

顯微鏡下的雪花真漂亮，你知道雪花是怎么形成的嗎？ 上世紀(jì)初，對(duì)冰雪做過(guò)專(zhuān)項(xiàng)研究的日本物理學(xué)家中谷宇吉郎博士曾把雪比做“來(lái)自天空的信使”，并查明千差萬(wàn)別的雪的結(jié)晶形式取決于高空氣溫高低和水蒸氣的多少。如今，北海道大學(xué)低溫研究所的古川義純副教授作為中谷博士的后繼者，在雪的結(jié)晶形狀方面正在深入開(kāi)展研究。 雪花不會(huì)自己憑空產(chǎn)生，它必須依托同溫層以下空氣中一顆顆肉眼看不到的微塵粒子做晶核，水蒸氣的水分子在冷空氣作用下圍著它一層又一層地凝結(jié)，晶核就從中央向外長(zhǎng)大。形成一顆雪晶體大約要用5分鐘時(shí)間，在這段時(shí)間里，造雪環(huán)境中的氣流始終升降浮沉，動(dòng)蕩不定，但水蒸氣必須保持等量作用于晶核的周邊?？罩性茖拥暮穸?、濕度、溫度對(duì)雪花的形態(tài)有極大的影響，星形雪花的形成要求較大的濕度，而濕度較小的云層易于形成片狀、粉末狀雪花。其實(shí)雪花的個(gè)體是極其微小的，直徑在0.5-3mm之間，5000顆雪花放在精密天平上才不過(guò)1克，在顯微鏡下觀察非常美麗。普通水的水質(zhì)取決于重水含量，含量高水質(zhì)差，相反水質(zhì)較好，通常情況下7千克水含有1克重水，而7千克雪水只含0.25克重水，可見(jiàn)雪水生化性能要好得多。雪水豐足，開(kāi)春麥田就長(zhǎng)得好。春耕浸泡種子時(shí)，重水比例大發(fā)芽率低，如果用雪水浸濕種子就如魚(yú)得水了。 云層是雪花孕育的地方，雪花產(chǎn)生于云層中的這些小晶核，晶核生長(zhǎng)的形狀有三種趨勢(shì)：長(zhǎng)而細(xì)的六棱柱形晶柱、兩頭尖尖有如一根針的晶針和很薄的六邊形晶片。如果它們周?chē)乃畾鉂舛容^低，冰晶的增長(zhǎng)就很慢，而且各邊均勻增長(zhǎng)；如果周?chē)畾鉂舛容^大，那么增長(zhǎng)過(guò)程中不僅體積會(huì)增大，形狀也會(huì)改變，最常見(jiàn)的就是天空中飄落的六邊形雪花。為什么都傾向于六邊形呢？原來(lái)冰晶增長(zhǎng)時(shí)要消耗附近的水氣，所以，越靠近冰晶的地方水氣越稀薄，稍遠(yuǎn)處的水氣自然過(guò)來(lái)補(bǔ)充，它們首先遇到的就是正在向前伸展的尖角，于是，各個(gè)尖角迅速加長(zhǎng)，逐漸成為樹(shù)枝狀。同樣原因，這些“樹(shù)枝”上又長(zhǎng)出新小枝杈，周而復(fù)始就形成了我們所見(jiàn)到的六邊形雪花。形成雪花之前的冰晶受周?chē)h(huán)境的影響，位于底面上的正六邊形和側(cè)面長(zhǎng)方體的晶體生長(zhǎng)速度出現(xiàn)差異，形狀也相應(yīng)發(fā)生變化，比如氣溫會(huì)給結(jié)晶的表面帶來(lái)微妙變化，接近0°C度時(shí)底面水平擴(kuò)展成六邊形，-5°C時(shí)形成針狀，降到-5~-10°C時(shí)側(cè)面上開(kāi)始生成正六棱柱體及側(cè)面鏤空的六棱柱體，-15°C時(shí)形成樹(shù)枝狀，在降至-10~-21°C時(shí)，正六邊形又開(kāi)始擴(kuò)展，繼而再生成六棱柱體。 周?chē)魵夂枯^少時(shí)，生成過(guò)程也較慢，而且不易出現(xiàn)復(fù)雜形狀。相反，水蒸氣含量越大，生成速度越快形狀也越復(fù)雜。被人們稱做“雪花”的樹(shù)枝狀雪晶往往生成于-15°C左右、含有大量水蒸氣的環(huán)境中。盡管晶體的形成速度取決于溫度及水蒸氣濃度，但空氣中的其他氣體也會(huì)影響它的形成。實(shí)驗(yàn)表明，在只有水蒸氣的真空空間里形成的冰晶幾乎都有單三棱柱體，而在天空中形成的晶體則呈現(xiàn)針狀和六棱柱形狀。經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算可以再現(xiàn)冰晶向六個(gè)方向延伸的形狀，而中途分*，呈現(xiàn)樹(shù)枝狀的原因卻始終無(wú)法解釋?zhuān)缯掌?，美妙無(wú)比的點(diǎn)對(duì)稱的分枝方式，其產(chǎn)生機(jī)理，至今仍是一個(gè)難解之謎。 早在公元前的西漢時(shí)代，《韓詩(shī)外傳》中就指出：“凡草木花多五出，雪花獨(dú)六出?！毖┑幕拘螤钍橇切?。但在不同的環(huán)境下，卻可表現(xiàn)出各種樣的形態(tài)。 世界上有不少雪花圖案收集者，他們收集了各種雪花圖案。有人花了畢生精力拍攝了成千上 萬(wàn)張雪花照片，發(fā)現(xiàn)將近有六千種彼此不同的雪花，但他死前認(rèn)為這不過(guò)是大自然落到他手中的少部分雪花而已。以致于有人說(shuō)?]有兩朵大小和形狀完全相同的雪花。 為什么雪花的基本形態(tài)是六角形的片狀和柱狀呢? 這和水汽凝華結(jié)晶時(shí)的晶體習(xí)性有關(guān)。水汽凝華結(jié)晶成的雪花和天然水凍結(jié)的冰都屬于六方晶系。我們?cè)诓┪镳^里很容易被那純潔透明的水晶所吸引。水晶和冰晶一樣，都是六方晶系，不過(guò)水晶是二氧化硅（SiO2）的結(jié)晶，冰晶是水（H2O）的結(jié)晶罷了。 六方晶系具有四個(gè)結(jié)晶軸，其中三個(gè)輔軸在一個(gè)基面上，互相以60o的角度相交，第四軸(主晶軸)與三個(gè)輔軸所形成的基面垂直。六方晶系最典型的代表就象是幾何學(xué)上的一一個(gè)正六面柱體。當(dāng)水汽凝華結(jié)晶的時(shí)候，如果主晶軸比其它三個(gè)輔軸發(fā)育得慢，并且很短，那么晶體就形成片狀；倘若主晶軸發(fā)育很快，延伸很長(zhǎng)，那么晶體就形成柱狀。雪花之所以一般是六角形的，是因?yàn)檠刂骶лS方向晶體生長(zhǎng)的速度要比沿三個(gè)輔軸方向慢得多的緣故。 轉(zhuǎn)自 ： http://ks.cn.yahoo.com/question/1406080306126.html

水蒸氣遇到冷空氣形成的雪花~~~

雪花形成的條件: 天空中的云是由無(wú)數(shù)的水蒸氣和小水點(diǎn)所組成。在內(nèi)陸上的云層，大部分的小水點(diǎn)的直徑要比千分之四毫米還要少！可能很多人會(huì)認(rèn)為水是在攝氏零度時(shí)凝結(jié)成冰，但其實(shí)這個(gè)說(shuō)法并不完全正確， 以下是大部分科家相信雪花形成的基本條件： 在一般的情況下，水點(diǎn)并不會(huì)互相黏在一起，它也需要一些基本條件配合。首先，大氣里需要有著大量的水點(diǎn)，是要令大氣飽和；同時(shí)，大氣溫度要徘徊在水凝結(jié)的溫度 ，也即是攝氏零度。不過(guò)，純正的水點(diǎn)并不會(huì)在這溫度下凝固，這是因?yàn)樗c(diǎn)里沒(méi)有包含一種名為凝固核的粒子。這種凝固核通常會(huì)在攝氏零下十度形成，并會(huì)被水點(diǎn)所包圍和凝固。在天空中，水點(diǎn)需要黏附在一些物質(zhì)才能凝固，大氣里最容易找到的應(yīng)該是塵埃了，不過(guò)煙霧甚至細(xì)菌也可以作為所需的凝結(jié)粒子呢！ 曾經(jīng)有一班蘇聯(lián)人對(duì)雪花進(jìn)行了研究，結(jié)果也支持了以上的說(shuō)法。他們使用飛機(jī)在天空中投放一些以塵埃做成的人工粒子，然后收集和量度冰核 (凝結(jié)核)，證實(shí)了利用人工粒子形成的雪花比那些天然形成的更大。 雪花形成的過(guò)程: 當(dāng)凝結(jié)核在攝氏零度以下時(shí)，水點(diǎn)便會(huì)開(kāi)始凝結(jié)成冰晶。由于那些水點(diǎn)是非常細(xì)小并且是看不到的，很多人誤以為這是升華作用。升華作用是指水蒸氣沒(méi)有經(jīng)過(guò)液態(tài)的過(guò)程而直接變成冰。 當(dāng)冰晶形成后，圍繞冰晶的水點(diǎn)會(huì)凝固并與冰晶黏在一起，細(xì)小的冰晶會(huì)吸引更多的水點(diǎn)而逐漸長(zhǎng)成更大的冰晶，直至二至二百個(gè)冰晶連系在一起，形狀不同而且獨(dú)一無(wú)二的雪花便會(huì)根據(jù)大氣環(huán)境而形成。 雪粒子由天上降至地上的度快慢各異，極小的晶體下降度近乎零，一般雪花則以每秒一米的速度，溶化中的雪還要快好幾倍。每當(dāng)雪晶碰到過(guò)冷的水點(diǎn)時(shí) ，它們會(huì)立刻凝固在一起，形成的軟粒子便是雪小球，而整個(gè)過(guò)程被稱為“蒙霜”。在溫和的區(qū)域里，水分子的增加造就了冰晶的生長(zhǎng)，從而形成了雪花。它那巧奪天工的六角體成為了雪花生長(zhǎng)的奧秘，每個(gè)雪花有著至少上億個(gè)水分子，冰晶就是從水平和垂直的方向，生長(zhǎng)成更大更厚的晶體了。不過(guò) ，整個(gè)過(guò)程都是有著六角對(duì)稱的特性，確是不可思議呢！ 雪花的生長(zhǎng): 雪花形成的時(shí)候，大氣里水氣是飽和的，溫度則在攝氏零度以下。微細(xì)的冰晶會(huì)漸漸圍繞著凝結(jié)核。然后，冰晶連結(jié)在一起而雪花亦隨之誕生。這過(guò)程被稱為“結(jié)晶”。在結(jié)晶過(guò)程中，水分子會(huì)以它們的基本排列方式從液態(tài)變成固態(tài)。由于冰晶的基本模式是六角棱體，大部份冰晶的雛形都是六角形的。當(dāng)更多的水分子與冰晶結(jié)合后,，他們會(huì)由第一個(gè)六角形開(kāi)始保持冰晶的形狀繼續(xù)向外生長(zhǎng)。 雖然大部份冰晶形成時(shí)有著六邊對(duì)稱的特性，但是它們會(huì)因應(yīng)溫度的改變而做成很多不同形狀的變化。若溫度低于攝氏零下三十度，六角柱體的冰晶便會(huì)形成，典型的六角形的扁平片狀雪花會(huì)在攝氏零下十五度左右時(shí)形成。當(dāng)溫度上升至攝氏零下五度，無(wú)論針狀、柱狀抑或一些不能估計(jì)的形狀的雪花便會(huì)產(chǎn)生。由于雪層越高，溫度越冷，因此六角柱狀的雪花通常會(huì)在高云形成。較低的云層通常會(huì)形成六角平面的片狀雪花，而不同形狀的結(jié)晶會(huì)在低云中產(chǎn)生。不過(guò)現(xiàn)實(shí)的情形更加復(fù)雜、不為人所知呢！ * 雪花的大小 很多人會(huì)把雪花想象成從天而降的雪，因此他們會(huì)假設(shè)雪花會(huì)和雪球差不多大小。事實(shí)上，雪花一詞是指?jìng)€(gè)別的雪晶，而從天空降下來(lái)的雪稱為雪球，它聚集了數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)細(xì)小雪花黏在一起?，F(xiàn)在，你可以想象得到一個(gè)雪花有多大吧。 一般來(lái)說(shuō)，雪晶的直徑介乎半毫米至三毫米，而雪花的大小大概是十毫米，在一克里有著三千至一萬(wàn)個(gè)這些雪花，有些較大的雪花直徑可能達(dá)到二厘米至四厘米(0.79英寸至1.57 英寸)，但偶爾也有一些巨型的雪花，有些特別大的雪花的直徑能超過(guò)五厘米(2英寸)和包含在數(shù)百個(gè)晶體。不過(guò)，要長(zhǎng)出巨大的雪花是需要完美的條件配合的。 周邊的溫度是影響雪晶大小的其中一個(gè)原因。在攝氏零下三十六度，雪晶很小，只有0.017平方毫米，這時(shí)它們是看不見(jiàn)的。在攝氏零下二十四度，雪晶的大小是0.034平方毫米；在攝氏零下十八度，雪花的大小增加至0.084平方毫米。處于攝氏零下六度的溫度下，它們平均有0.256平方毫米。在攝氏零下三度，雪花的大小增加至0.811平方毫米。 * 雪花的六角形狀 我們知道雪晶的六角形狀能細(xì)分為兩大類(lèi)，一是片狀，另一類(lèi)是柱狀。我們經(jīng)常看到比較美麗的雪花便是那些六邊對(duì)稱的片狀雪晶。它們通常會(huì)在溫度介乎攝氏零下五度至零下二十度之間形成，柱狀雪花包括了針狀和中空柱狀，針狀雪晶在溫度介乎攝氏零度至攝氏零下五度形成，中空柱狀在是低于攝氏零下二十度形成。 如果我們希望找出大部分冰晶是六角棱體的原因，我們或許應(yīng)該首先了解一下水分子。水分子是由兩個(gè)氫原子以及一個(gè)氧原子(這便是我們常把水稱為H2O的原因)，它們以一種很強(qiáng)的鍵——共價(jià)鍵, 黏合在一起。 當(dāng)液態(tài)的水分子被冷卻至凝固點(diǎn)，水分子會(huì)互相碰撞，形成固態(tài)冰晶，然后它們會(huì)利用氫鍵結(jié)合在一起。若分子與分子之間結(jié)合，便會(huì)更穩(wěn)定。相對(duì)來(lái)說(shuō)，最穩(wěn)定的排列方式是以六角形狀把六個(gè)水分子黏在一起，這也是為什么大部份冰晶是六角形的。 很多水分子從冰晶周?chē)ぴ谝黄鸬臅r(shí)候，它們大部份會(huì)黏在六角形冰芯片的角上，這是由于六角形的角比邊更容易吸引水分子。因此，角會(huì)是雪花生長(zhǎng)的起步點(diǎn)呢！ * 雪花的獨(dú)有性 很久以前，一位科學(xué)家曾作一個(gè)有關(guān)雪花的研究，他使用顯微鏡來(lái)觀察大約五千個(gè)雪花的形狀。令他感到出奇的是，竟然找不到任何兩個(gè)形狀完全相同的雪花，每一個(gè)雪花都擁有自己的獨(dú)有圖案而從不重復(fù)的。 科學(xué)家其后嘗試找出這個(gè)雪花的奧秘，結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)雪花對(duì)于大氣環(huán)境的改變是極度敏感的。即使氣溫或水份子飽和度出現(xiàn)微小的改變，雪花生長(zhǎng)的圖案也可能有很明顯的改變。在大氣里，氣溫和飽和度是不斷改變的，因此我們很難找到兩個(gè)完全相同雪晶。 事實(shí)上，雪花有多尖銳能反映其生長(zhǎng)環(huán)境。例如，我們能夠看到一個(gè)片狀主體時(shí)，溫度大約介乎攝氏零下五度至零下二十度，如果溫度變暖至介乎攝氏零度至五度，針狀分支便會(huì)形成。 此外，雪花在空氣中飄浮的時(shí)間越長(zhǎng)，圖案會(huì)越復(fù)雜。