雪花生长机密



家族谱和生长史
怎样才能“生长”出不同形态的雪花?
水的分子结构,决定了雪花六边六角的特性。但生长速度的快慢,以及先生长哪部分,是“躯干”还是“四肢”,是生成枝枝丫丫的雪“花”,还是长得像护心镜一样的正六边形,这都要靠外界环境说了算。
在20世纪五六十年代的日本,出现了一批大神级别的“雪花人”——以中谷宇吉郎为首的北海道大学学者们,专注于低温水结晶的研究,最终做出了两张图:其中一张是雪花家族的谱系,基本上我们常见的雪花,都可以用这张家族表来对号入座;另一张图是雪花的生长史,它告诉我们为何雪花出落得规规矩矩而又千奇百怪。在“雪花生长史”图中,横纵坐标分别是两项最重要的环境指标,也就是造就雪花不同形态的秘密所在。
水汽多少
雪“花”VS.护心镜
既然从根本上来说,雪花是水构成的,那么环境中的水汽是否充足,就是影响雪花形成最重要的条件之一。倘若缺少水汽,雪花在缺衣少食的环境下成长,不但整体生长速度缓慢,很难长成大雪花,而且六个角六个边生长速度差异不大,到最后,就会变成六边形,而没有太多枝杈。如果周围水汽超级充足,雪花能够“吃饱”,那么它就进入快速生长模式:六个尖角比六个平边更容易接触到水分子,所以尖角就会迅速生出枝杈。由此可见,呈“花”状的雪花,基本是在水汽充足的环境下长大的。
温度高低
六棱柱VS.扁平脸
除了受到水汽影响,雪花的形状与温度的关系也密不可分。水冰晶生长过程中,先往哪个方向长,就是温度决定的。在冰晶很小的时候,基本都是六边形的小片,如果温度低于-20℃,那么它会越长越厚,在-10℃~-20℃之间,它喜欢长得扁平。同样,在-5℃~-10℃时,雪花往厚了长,而在0℃~-5℃之间,它又喜欢往扁平长。所以在上一期杂志中,“雪之猎人”在-15℃时遇到了“圣诞雪花”。
责任编辑 / 王辰
版权声明
凡中国国家地理网刊登内容,未经授权许可,任何媒体和个人不得转载、链接、转贴或以其它方式使用。
已经本网书面授权的,在使用时必须注明来源。违反上述声明的,本网将追究其相关法律责任。