云層

由愛(ài)而生。。

因?yàn)榘籽┛捱穨~

雪花有多種多樣的形態(tài)，但每一片雪花都是六角形的，這是大自然呈現(xiàn)給我們的美麗，也是給我們出的一道課題。 雪花的形狀，涉及到水在大氣中的結(jié)晶過(guò)程。大氣中的水分子在冷卻到冰點(diǎn)以下時(shí)，就開(kāi)始凝華，而形成水的晶體，即冰晶。冰晶和其他一切晶體一樣，其最基本的性質(zhì)就是具有自己的規(guī)則的幾何外形。冰晶屬六方晶系，六方晶系具有四個(gè)結(jié)晶軸，其中三個(gè)輔軸在一個(gè)平面上，互相以六十度角相交；另一主軸與這三個(gè)輔軸組成的平面垂直。六方晶系的最典型形狀是六棱柱體。但是，當(dāng)結(jié)晶過(guò)程中主軸方向晶體發(fā)育很慢，而輔軸方向發(fā)育較快時(shí)，晶體就呈現(xiàn)出六邊形片狀。 大氣中的水汽在結(jié)晶過(guò)程中，往往是晶體在主晶軸方向生長(zhǎng)速度慢，而三個(gè)輔軸方向則快得多，冰晶多為六邊片狀。當(dāng)大氣中的水汽十分豐富的時(shí)候，周圍的水分子不斷地向最初形成的晶片上結(jié)合，其中，雪片的六個(gè)頂角首當(dāng)其沖，這樣，頂角上會(huì)出現(xiàn)一些突出物和枝杈。這些枝叉增長(zhǎng)到一定程度，又會(huì)分叉。次級(jí)分又與母枝均保持六十度的角度．這樣，就形成了一朵六角星形的雪花。每片雪花在整體上雖然都是六角星形的，但在細(xì)微形態(tài)上卻有很多差別。有人專門收集過(guò)不同形狀的雪花，竟發(fā)現(xiàn)有六千多種不同的細(xì)微形態(tài)的雪花。 雪花從空中飄落時(shí)，為什么能保持六角形的形態(tài)呢？科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，雪花在空中飄浮時(shí)，本身還會(huì)振動(dòng)，而這種振動(dòng)是環(huán)繞對(duì)稱點(diǎn)進(jìn)行的，而這個(gè)對(duì)稱點(diǎn)正是最初形成的冰晶，這就是保持雪花形態(tài)在飄落過(guò)程中不發(fā)生變化的原因。 不過(guò)，在極地，有時(shí)由于大氣中的水汽不足，濕度極低，水汽結(jié)晶過(guò)程十分充裕，冰晶最終能形成六棱柱狀的標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)。因此，在極地區(qū)，有時(shí)就能看到降下來(lái)的雪不是片狀的雪花，而是一些六棱柱形的雪晶

雪花有多種多樣的形態(tài)，但每一片雪花都是六角形的，這是大自然呈現(xiàn)給我們的美麗，也是給我們出的一道課題。 雪花的形狀，涉及到水在大氣中的結(jié)晶過(guò)程。大氣中的水分子在冷卻到冰點(diǎn)以下時(shí)，就開(kāi)始凝華，而形成水的晶體，即冰晶。冰晶和其他一切晶體一樣，其最基本的性質(zhì)就是具有自己的規(guī)則的幾何外形。冰晶屬六方晶系，六方晶系具有四個(gè)結(jié)晶軸，其中三個(gè)輔軸在一個(gè)平面上，互相以六十度角相交；另一主軸與這三個(gè)輔軸組成的平面垂直。六方晶系的最典型形狀是六棱柱體。但是，當(dāng)結(jié)晶過(guò)程中主軸方向晶體發(fā)育很慢，而輔軸方向發(fā)育較快時(shí)，晶體就呈現(xiàn)出六邊形片狀。 大氣中的水汽在結(jié)晶過(guò)程中，往往是晶體在主晶軸方向生長(zhǎng)速度慢，而三個(gè)輔軸方向則快得多，冰晶多為六邊片狀。當(dāng)大氣中的水汽十分豐富的時(shí)候，周圍的水分子不斷地向最初形成的晶片上結(jié)合，其中，雪片的六個(gè)頂角首當(dāng)其沖，這樣，頂角上會(huì)出現(xiàn)一些突出物和枝杈。這些枝叉增長(zhǎng)到一定程度，又會(huì)分叉。次級(jí)分又與母枝均保持六十度的角度．這樣，就形成了一朵六角星形的雪花。每片雪花在整體上雖然都是六角星形的，但在細(xì)微形態(tài)上卻有很多差別。有人專門收集過(guò)不同形狀的雪花，竟發(fā)現(xiàn)有六千多種不同的細(xì)微形態(tài)的雪花。 雪花從空中飄落時(shí)，為什么能保持六角形的形態(tài)呢？科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，雪花在空中飄浮時(shí)，本身還會(huì)振動(dòng)，而這種振動(dòng)是環(huán)繞對(duì)稱點(diǎn)進(jìn)行的，而這個(gè)對(duì)稱點(diǎn)正是最初形成的冰晶，這就是保持雪花形態(tài)在飄落過(guò)程中不發(fā)生變化的原因。 不過(guò)，在極地，有時(shí)由于大氣中的水汽不足，濕度極低，水汽結(jié)晶過(guò)程十分充裕，冰晶最終能形成六棱柱狀的標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)。因此，在極地區(qū)，有時(shí)就能看到降下來(lái)的雪不是片狀的雪花，而是一些六棱柱形的雪晶

雪花是怎么形成的？雪花是空中的水蒸汽遇冷凝結(jié)成的。在一般情況下，水蒸汽先凝成水，然后才能結(jié)冰。雪花卻是直接由水蒸汽凝結(jié)成的。 雪花是什么顏色？看起來(lái)，雪花是白的。實(shí)際上，雪是冰的晶體，冰晶是無(wú)色透明的。可是它的每一面都象一個(gè)小鏡子，反射光線的能力非常強(qiáng)，就顯示出了白顏色。 雪花有多大？雪花最大的直徑還超過(guò)2毫米。我們常見(jiàn)的鵝毛大雪，那種雪片似在降落過(guò)程中，許多雪花粘結(jié)在一塊形成的。 雪花有多重？雪花非常輕，五千朵到一萬(wàn)朵雪花才有一克重。一立方米新雪有六十億朵到八十億朵雪花。 雪花是什么形狀？雪花的形狀千差萬(wàn)別，每一朵雪花都是一件精致的藝術(shù)品。到現(xiàn)在，已經(jīng)知道雪花有兩萬(wàn)種不同的圖案。不過(guò)它基本上是六角形的。

雪花有多種多樣的形態(tài)，但每一片雪花都是六角形的，這是大自然呈現(xiàn)給我們的美麗，也是給我們出的一道課題。 雪花的形狀，涉及到水在大氣中的結(jié)晶過(guò)程。大氣中的水分子在冷卻到冰點(diǎn)以下時(shí)，就開(kāi)始凝華，而形成水的晶體，即冰晶。冰晶和其他一切晶體一樣，其最基本的性質(zhì)就是具有自己的規(guī)則的幾何外形。冰晶屬六方晶系，六方晶系具有四個(gè)結(jié)晶軸，其中三個(gè)輔軸在一個(gè)平面上，互相以六十度角相交；另一主軸與這三個(gè)輔軸組成的平面垂直。六方晶系的最典型形狀是六棱柱體。但是，當(dāng)結(jié)晶過(guò)程中主軸方向晶體發(fā)育很慢，而輔軸方向發(fā)育較快時(shí)，晶體就呈現(xiàn)出六邊形片狀。 大氣中的水汽在結(jié)晶過(guò)程中，往往是晶體在主晶軸方向生長(zhǎng)速度慢，而三個(gè)輔軸方向則快得多，冰晶多為六邊片狀。當(dāng)大氣中的水汽十分豐富的時(shí)候，周圍的水分子不斷地向最初形成的晶片上結(jié)合，其中，雪片的六個(gè)頂角首當(dāng)其沖，這樣，頂角上會(huì)出現(xiàn)一些突出物和枝杈。這些枝叉增長(zhǎng)到一定程度，又會(huì)分叉。次級(jí)分又與母枝均保持六十度的角度．這樣，就形成了一朵六角星形的雪花。每片雪花在整體上雖然都是六角星形的，但在細(xì)微形態(tài)上卻有很多差別。有人專門收集過(guò)不同形狀的雪花，竟發(fā)現(xiàn)有六千多種不同的細(xì)微形態(tài)的雪花。 雪花從空中飄落時(shí)，為什么能保持六角形的形態(tài)呢？科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，雪花在空中飄浮時(shí)，本身還會(huì)振動(dòng)，而這種振動(dòng)是環(huán)繞對(duì)稱點(diǎn)進(jìn)行的，而這個(gè)對(duì)稱點(diǎn)正是最初形成的冰晶，這就是保持雪花形態(tài)在飄落過(guò)程中不發(fā)生變化的原因。 不過(guò)，在極地，有時(shí)由于大氣中的水汽不足，濕度極低，水汽結(jié)晶過(guò)程十分充裕，冰晶最終能形成六棱柱狀的標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)。因此，在極地區(qū)，有時(shí)就能看到降下來(lái)的雪不是片狀的雪花，而是一些六棱柱形的雪晶

在天空中運(yùn)動(dòng)的水汽怎樣才能形成降雪呢？是不是溫度低于零度就可以了？不是的，水汽想要結(jié)晶，形成降雪必須具備兩個(gè)條件：　　一個(gè)條件是水汽飽和。空氣在某一個(gè)溫度下所能包含的最大水汽量，叫做飽和水汽量。空氣達(dá)到飽和時(shí)的溫度，叫做露點(diǎn)。飽和的空氣冷卻到露點(diǎn)以下的溫度時(shí)，空氣里就有多余的水汽變成水滴或冰晶。因?yàn)楸骘柡退勘人嬉?，所以冰晶生長(zhǎng)所要求的水汽飽和程度比水滴要低。也就是說(shuō)，水滴必須在相對(duì)濕度（相對(duì)濕度是指空氣中的實(shí)際水汽壓與同溫度下空氣的飽和水汽壓的比值）不小于100%時(shí)才能增長(zhǎng)；而冰晶呢，往往相對(duì)濕度不足100%時(shí)也能增長(zhǎng)。例如，空氣溫度為-20℃時(shí)，相對(duì)濕度只有80%，冰晶就能增長(zhǎng)了。氣溫越低，冰晶增長(zhǎng)所需要的濕度越小。因此，在高空低溫環(huán)境里，冰晶比水滴更容易產(chǎn)生。 　　另一個(gè)條件是空氣里必須有凝結(jié)核。有人做過(guò)試驗(yàn)，如果沒(méi)有凝結(jié)核，空氣里的水汽，過(guò)飽和到相對(duì)濕度500%以上的程度，才有可能凝聚成水滴。但這樣大的過(guò)飽和現(xiàn)象在自然大氣里是不會(huì)存在的。所以沒(méi)有凝結(jié)核的話，我們地球上就很難能見(jiàn)到雨雪。凝結(jié)核是一些懸浮在空中的很微小的固體微粒。最理想的凝結(jié)核是那些吸收水分最強(qiáng)的物質(zhì)微粒。比如說(shuō)海鹽、硫酸、氮和其它一些化學(xué)物質(zhì)的微粒。所以我們有時(shí)才會(huì)見(jiàn)到天空中有云，卻不見(jiàn)降雪，在這種情況下人們往往采用人工降雪。

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。現(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，一是片狀，另一類是柱狀。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圍黏在一起的時(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。