為什么不是雪“草”雪“樹”，而是雪“花”？

雪是大自然送給人們的一份潔白的禮物，如果你只是躲在溫暖的屋里，透過玻璃窗看飄落的雪花，你一定體會不到從天而降的驚喜。有的時候雪如砂糖，落下來噼噼啪啪，小雪球落在地上就彈跳開來，打在衣服上則沙沙作響；還有的時候雪如冰晶，在路燈下閃閃發(fā)光猶如鉆石星塵……

當(dāng)最后一片雪花掉落地面融化，你是否想過：為什么是雪“花”？

圖源：Pixabay

如果下雪時仔細(xì)觀察，便會覺出每場雪的感覺并不都一樣。比如有時天上靜靜飄落下鵝毛般的“雪團(tuán)”，落在地上蓬松如棉絮，也有的時候天上細(xì)雪紛飛，細(xì)看是一個個小雪花獨(dú)自在空中飄舞落下，還有的時候雪如粉塵，細(xì)細(xì)落在身上都是小白點(diǎn)，地上也如粉筆末一般鋪滿一層。下雨只有一種，而下雪卻是千變?nèi)f化。探尋其中的原因，還要從微觀的角度去理解：不同的環(huán)境形成不同的雪花，降雪的模樣也便不盡相同。

天寒地凍長雪花

李白說，燕山雪花大如席，片片吹落軒轅臺。這如席子的雪其實(shí)并非雪花，而是雪片。一團(tuán)雪片由少則幾枚，多則上百枚的雪花組成，俗稱為“鵝毛雪”。這些雪花形態(tài)呈細(xì)六瓣，有時還有復(fù)雜的分支，每一個花瓣看起來如同樹枝，這使得這些雪花能夠相互勾連，粘連在一起。鵝毛雪的形成對環(huán)境要求頗高，一般來說在溫度濕度都較高時容易出現(xiàn)，比如我曾經(jīng)在立春日前后，在新疆伊犁河谷遇到過巴掌大小的鵝毛雪。

雪花的形態(tài)主要依賴于生長環(huán)境的溫度和濕度，比如在極冷的環(huán)境中，容易形成六棱柱狀的雪花，往往被人們叫做鉆石塵；

-15℃左右是6瓣雪花形成的主要環(huán)境，在-5℃左右則會出現(xiàn)針形雪花以及六邊形雪花。

而不同濕度影響了雪花的具體形狀，比如同在-15℃環(huán)境中，濕度較低的時候形成寬瓣6瓣雪花，而在濕度較高時形成細(xì)6瓣雪花，如果濕度更大，水汽更充沛，就會形成擁有復(fù)雜分支的大雪花。

最大的雪花能有多大呢？我曾經(jīng)親眼見過直徑在1厘米的巨大雪花，號稱雪花中的“怪獸”，然而在歷史記錄中，曾有過直徑30厘米的雪花，不過并沒有留下照片證據(jù)。

雪花的游記

如今世界上有一些實(shí)驗(yàn)室可以人工制作雪花，只要改變溫度和濕度，不同的雪花就會凝結(jié)出來。不過即便實(shí)驗(yàn)室再好，做出的雪花也遠(yuǎn)不如自然界中的那般復(fù)雜。為什么呢？雪花不會在一個固定的環(huán)境形成，隨著雪花的上下翻飛，生長環(huán)境不斷發(fā)生變化。

比如一個本來是六邊形的雪花，來到一個濕度高、溫度高的環(huán)境下，就在原基礎(chǔ)上長出了細(xì)細(xì)樹枝般的結(jié)構(gòu)，若是再來到一個濕度較低的環(huán)境下，就會在每個分支頂端再長出一個六邊形的裝飾物，這樣一枚復(fù)雜的雪花才真正完成。如果一個雪花小時候在低溫或干燥環(huán)境下生長，就會長成棱柱形，如果它再到相對高溫的地方旅游一番，就會形成“線軸”的形狀。

圖源：Pixabay

然而對于一片雪花來說，這樣描述僅僅是它旅途描繪的一個梗概，更多的故事細(xì)節(jié)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有描述出來。雪花的形態(tài)千變?nèi)f化，而在顯微鏡下，雪花更神奇的在于其內(nèi)部的紋路和結(jié)構(gòu)。同心紋路、輻射紋路、可愛的小氣泡、花邊結(jié)構(gòu)、凍滴、卷邊……各種特征讓每一片雪花都變得如此不同。

就拿凍滴來舉例子，它是雪花下落中粘上的小冰粒，看上去像是給雪花鑲上了一層珍珠。由于冰粒的加盟，雪花變得很重，因而下落速度很快，而且相互之間沒有粘連，這就是前面所說的那種形如砂糖的雪。

看我七十二變

人們總說，雪花是六出飛花，6瓣是雪花統(tǒng)一的特征。實(shí)際上呢？不是6瓣的雪花種類也不少。

在歷史記錄中，人們通過手繪記錄下12瓣、18瓣甚至24瓣的雪花，它們到底是如何形成的，現(xiàn)在學(xué)術(shù)上仍有很多不同觀點(diǎn)。其中一種觀點(diǎn)認(rèn)為，雙核冰晶可能是形成多瓣雪花的原因，這種雙核冰晶具有“工”字形的雙層結(jié)構(gòu)，因?yàn)殡姶帕Φ挠绊懀舷聝蓪咏嵌扔幸欢ń诲e，當(dāng)它們繼續(xù)生長就形成了12瓣雪花。

除了12瓣之外，3瓣雪花是比較神奇的一種了。3瓣雪花并非是6瓣雪花折損而成，而是天生的三角形，或者三葉草形。這類雪花的形成主要是由于最初的冰晶有一定破缺，當(dāng)它繼續(xù)生長時，受到重力影響，六個角不再受到相同的待遇，最后長成了三角形的模樣，如果進(jìn)一步生長，就會形成三葉草形。

到此有人會問，雪花都有可能出現(xiàn)幾瓣的呢？到目前發(fā)現(xiàn)的雪花中，有左右對稱的2瓣和4瓣，輻射對稱的3瓣、6瓣、12瓣、18瓣等，它們或是雙數(shù)，或與6相關(guān)，這是因?yàn)橛糜诖罱ㄑ┗ǖ拇u瓦——水分子擁有統(tǒng)一的“形態(tài)”，它們聚集而成的晶體也具有類似的形態(tài)，這種宏觀和微觀形態(tài)的類似，就是所謂的“分形”，如果用通俗的話說，就是萬變不離其宗。

最后一片雪

如果你剛剛錯過最后一場雪，這不能成為拒絕窺探雪花秘密的借口，有冰箱就能“種出”雪花！

材料就在你身邊：一個紙杯、一塊塑料泡沫、若干枚長針、一些紙巾。

你需要這樣做：

1. 把紙巾沾上水，放在紙杯底部。

2. 把若干枚針扎透泡沫塑料，露出長長的針尖。

3. 針尖沖下，把塑料泡沫蓋在杯子上。

4. 把杯子放在冰箱的冷凍室里。

5. 等待……

6.大約15分鐘后，拿出杯子，打開泡沫塑料蓋子，就可以看見針上的雪花。

供稿單位：重慶科技館

作者：張超，科普作家。

審核專家：黃河、李春黎、陳濤、徐曉萍。

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