粲 雪
云層是生產雪花的搖籃,但自云層出發(fā)降落到地面的過程中,雪花是怎樣使自己長大并變成獨一無二的個體,至今還是一個謎。雪花在云層中生成,依賴4個條件:濕度、溫度、晶核和對流升降的空氣。當云層中含有足夠的水蒸氣,溫度在0℃以下,流動的冷空氣帶著水分子,尋找飄浮在空中的一顆顆微塵粒子作為晶核,水分子圍著晶核一層層地凝結,晶核從中央向外長大,約五分鐘的時間,形成一顆顆雪晶體,這便是造雪過程。在造雪過程中空氣的升降浮沉,云層的厚度、濕度、溫度對雪花的形態(tài)都有極大的影響。云層中濕度較大,雪花生成的速度快,形狀也較復雜,可形成星狀或樹枝狀的雪花,云層濕度較小,雪花生成的速度慢,可形成片狀或粉末狀雪花。
科學家把千姿百態(tài)的雪花,歸納為7種形狀,但最基本的形態(tài)是六邊形雪片和六棱柱狀雪晶兩種形態(tài),為什么雪花多呈六邊形呢?原來晶核有3種形狀:兩頭尖尖的針形,細長的六棱形、薄薄的六邊形。六邊形的晶體核增長時,先粘住貼近的水氣,遠處的水氣源源不斷地流過來補充,流過來的水氣依然先碰到雪花伸出的六個尖角。這樣,各個尖角迅速加長,有的逐漸成為樹枝狀。同理,“樹枝”上又長出新杈,周而復始就形成了六邊形的雪花。
溫度對雪花的形成也有很大的影響。科學家通過實驗得知,在不同的氣溫下,形成雪花的形狀也不同,氣溫在0℃時,底面水平擴展成六邊形;-5℃時,形成針狀,—5℃~10℃時,生成正六棱形或六棱柱體,-15℃以下,形成樹枝狀等較復雜形狀的雪花??諝庵械钠渌麣怏w也會影響雪花的形成。實驗表明,在只有水蒸氣的真空空間里形成的冰晶,都是三棱柱體:天空中形成的冰晶,多為針狀和六棱、六邊形狀。計算機可以模擬出冰晶向六個方向延伸的形狀,但就雪花中途分杈,形成美妙無比的對稱分枝狀的原因、機理,至今依然是個謎。