“冬之精灵”雪的微观世界

雪被誉为“冬之精灵”。它在微观世界的繁华与绮丽之美,委实令世人惊叹!伴随着近代微观摄影技术的出现,雪的绝世芳华逐渐展露在我们眼前。
  每一场雪都是“唯一”
  如果下雪时仔细观察,便会发现每场雪给人的感觉并不都一样。比如有时天上静静飘落下鹅毛般的“雪团”,落在地上蓬松如棉絮;有的时候,天上细雪纷飞,细看是一个个小雪花独自在空中飘舞,而后落下;还有的时候,雪如粉尘,细细落在身上都是小白点,地上也如粉笔末一般铺满一层;也有的时候,雪如砂糖,落下来噼噼啪啪,小雪球落在地上就弹跳开来,打在衣服上则沙沙作响;有的时候,雪如冰晶,在路灯下闪闪发光犹如钻石尘……下雨只有一种,而下雪却是千变万化。这种变化的原因,还要从微观的角度去理解:不同的环境形成不同的雪花,降雪的模样也便不尽相同。
  雪花形态谁做主
  
  雪花的形态主要依赖于生长环境的温度和湿度,如在极冷的环境中容易形成六棱柱状的雪花,往往被人们叫作“钻石尘”;零下15摄氏度左右是六瓣雪花形成的主要环境;零下5摄氏度左右会出现针形雪花以及六边形雪花。
  不同的湿度则影响了雪花的具体形状,比如同在零下15摄氏度的环境中,湿度较低的时候会形成宽瓣六瓣雪花,而在湿度较高时形成细六瓣雪花,如果湿度更大,水汽更充沛,就会形成拥有复杂分枝的大雪花。
  如今世界上有些实验室可人工制作雪花,只要改变温度和湿度,不同的雪花就会凝结出来。不过即便实验室再好,做出的雪花也远不如自然界中的复杂。为什么呢?雪花不会在一个固定的环境下形成,随着雪花的上下翻飞,所处环境不断发生变化。比如,一个本来是六边形的雪花,来到一个湿度高、温度高的环境下,就会在原基础上长出细细树枝般的结构,若是再来到一个湿度较低的环境下,就会在每个分枝顶端再长出一个六边形的装饰物,这样,一枚复杂的雪花才真正完成。
  然而,对于一片雪花来说,这样描述仅仅是对它旅途描绘的一个梗概,更多的故事细节还远远没有描述出来。雪花的形态千变万化,而在显微镜下,雪花更神奇之处在于其内部的纹路和结构。同心纹路、辐射纹路、可爱的小气泡、花边结构、冻滴、卷边……各种特征让每一片雪花都变得如此不同。
  话说“鹅毛雪”
  李白说,燕山雪花大如席,片片吹落轩辕台。这如席子的雪其实并非雪花,而是雪片。一团雪片由少则几枚、多则上百枚的雪花组成,俗称为“鹅毛雪”。这些雪花形态成细六瓣,有时还有复杂的分枝,每一个瓣看起来如同树枝状,这使得雪花之间能够相互勾连在一起。鹅毛雪的形成对环境要求颇高,一般来说,在温度湿度都较高时容易出现。
  雪花有多“花”
  人们总说,雪花是“六出飞花”,六瓣是雪花统一的特征。实际上呢?不是六瓣的雪花种类也不少。在历史记录中,人们通过手绘记录下12瓣、18瓣甚至24瓣的雪花,它们到底是如何形成的,现在学术界仍有很多不同的观点。其中一种观点认为,双核冰晶可能是形成多瓣雪花的原因,这种双核冰晶具有“工”字形的双层结构,因为电磁力的影响,上下两层角度有一定交错,当它们继续生长,就形成了12瓣雪花。
  除了12瓣之外,三瓣雪花是比较神奇的一种了。三瓣雪花并非是六瓣雪花折损而成,而是天生的三角形,或者三叶草形。这类雪花的形成主要是由于最初的冰晶有一定破缺,当它继续生长时,受到重力影响,六个角不再受到相同的待遇,最后便会长成三角形的模样,如果进一步生长,就会形成三叶草形。
  到此,有人会问,雪花都有可能出现几瓣的呢?到目前发现的雪花中,有左右对称的2瓣和4瓣,辐射对称的3瓣、6瓣、12瓣、18瓣等,它们或是双数,或与6相关,这是因为用于搭建雪花的砖瓦—水分子拥有统一的“形态”,它们聚集而成的晶体也具有类似的形态,这种宏观和微观形态的类似,就是所谓的“分形”,如果用通俗的话说,就是万变不离其宗。
  冻滴
  冻滴是雪花下落中粘上的小冰粒,看上去像是给雪花镶上了一层珍珠。由于冰粒的加盟,雪花变得很重,因而下落速度很快,而且相互之间没有粘连,这就是我们常说的那种形如砂糖的雪。
  雪花就好像来自云端的使者,它能够把云中的信息带给我们。对于每一场雪来说,大气湿度和温度不一样,形成的雪花形态也是千差万别的。因此,每一场雪都能为观雪爱好者带来新的惊喜噢。
“冬之精灵”雪的微观世界

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