[科普中國]-為什么雪花大多數(shù)都是六角形？

人們很早就開始留意雪花的形狀了?！俄n詩外傳》曾記載：“凡草木花多五出，雪花獨(dú)六出?！奔囱┗ㄊ橇?、六角形的。那么，雪花為什么大多都是六角形呢？

其實(shí)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。水晶也和冰晶一樣，是六方晶系中的一種，不同的是，水晶是一氧化硅的結(jié)晶，而冰晶是水的結(jié)晶。

六方晶系由四個(gè)結(jié)晶軸構(gòu)成，其中三個(gè)輔軸在一個(gè)基面上，互相以60°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。當(dāng)水汽凝華結(jié)晶時(shí)，倘若主晶軸發(fā)育得比另外三個(gè)輔軸快，并且延伸很長，那么晶體就會形成柱狀；而如果主晶軸發(fā)育慢，且很短，那么晶體就形成片狀。雪花之所以都是六角形，是因?yàn)樗刂骶лS方向晶體生長的速度要比沿三個(gè)輔軸方向慢得多。

除六邊形雪花之外，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)了自然界中三角形雪花的存在。為揭開謎底，科學(xué)家們在實(shí)驗(yàn)室中模擬與自然降雪相似的條件以制造雪花，通過記錄各種不同形狀的雪花晶體，最終發(fā)現(xiàn)，一些三角形雪花晶體仍然有六個(gè)邊，只是因?yàn)樗鼈兌加扇L三短的六條邊構(gòu)成，所以看上去像三角形?？茖W(xué)家指出，這種情況一般是由于雪花在降落的過程中，微小的塵埃顆粒等雜質(zhì)會使雪花的某個(gè)邊緣產(chǎn)生傾側(cè)，在風(fēng)力作用下，向下傾側(cè)的邊緣會生長得更快，從而形成三角形。

雖然雪花的基本形狀是六角形，但在細(xì)微形態(tài)上卻存在很多差別。世界上很多雪花圖案搜集者，他們拍攝了成千上萬張雪花照片，發(fā)現(xiàn)了大量不同的雪花。雪花的魅力在于雖然它的基本形狀都是六角形，但是在大自然中卻幾乎找不出兩朵完全相同的雪花，如同地球上找不出兩個(gè)完全相同的人一樣。

本作品為“科普中國-科學(xué)原理一點(diǎn)通”原創(chuàng)，轉(zhuǎn)載時(shí)務(wù)請注明出處。