你见过雪花,但你见过电子显微镜下扩大1800倍的雪花吗?
来自美国马里兰州贝尔茨维尔农业研究中心的科学家用低温扫描电子显微镜,以你所从未见过的视点,拍下了雪花的相片,发布在《Discover》杂志的网站上。
雪花为什么多为六角形呢?这还得从物理学中水的形状改变说起。
本来,雪花一般是由水汽在小冰晶上凝华增大而构成的,六角形状同水汽凝华的结晶习性有关。众所周知,正常的状况下,水的形状改变,总是先由水蒸气凝聚为水,再由水冻结成冰。云中水汽遇冷凝聚成雨滴,再冷则冻结为冰雹。而雪则不同,大多数是由水汽直接构成冰晶。这种跳动了液态阶段,由气体直接变成固体的进程,不叫凝聚,而叫凝华。
在常温常压下,由水汽凝华而成的冰晶归于六方晶系,它的分子以六角形的为最多。因为冰晶的尖角处方位特别杰出,水汽供给最充沛,凝华增加得最快,所以便在六角形的冰晶楞角上长出一个个新的枝杈,最终变成了六个花瓣样的雪花或许枝状、柱状、针状、星状雪花。这六方晶体具有四个结晶轴,其间三个叫辅轴,摆放在同一个平面上,相互以60度角相交;另一个轴叫主轴,与三个辅轴构成的平面笔直。冰晶在变成雪花前,总是在云中不停地运动着,而它周围的水汽条件也在不断地发作显着的改变,水汽的持续凝华常沿这些轴进行,成为雪花构成的首要物理进程。假如主轴增加快,构成的雪花便呈六角柱状,反之,若辅轴增加快,构成的雪花则呈片状或扇状。
气候科学家经调查核算:1立方米的新鲜雪花中,大约有60亿到80亿个雪花。为什么雪花的形状千差万别呢?本来,各种雪花的构成和出现是与不同的气候条件,特别是空气温度、湿度有着亲近的联系。
当温度为0℃至-3℃时,生成薄薄的六角板形结晶;在-3℃至-5℃,生成针状结晶;-5℃至-8℃时,生成空心棱柱状结晶;在-8℃至-12℃,生成六角板形结晶;-12℃至-16℃时,生成树枝状或羊齿状结晶;在-16℃至-25℃时,生成六角板形结晶;而在-25℃至-50℃之间时,则再次生成空心棱柱形的结晶。湿度则首要影响雪晶边角的成长状况。湿度大,即水汽含量大时,边角成长较快,有利于星状、树枝状、针状的构成;湿度小即水汽含量小时,边角成长较慢,有利于片状、柱状的构成。因为降雪云中的温度和湿度瞬息万变,发生的雪花也就五花八门、绚丽多姿。
冰晶变成雪花所走过的旅程既弯曲又杂乱,它跟着气流上上下下、左左右右地重复运动,周围的温度和水汽条件不断改变,使冰晶增加的部位各不相同。正因为冰晶在发生和增加进程中遇到的温度、湿度以及气流条件千差万别,因此雪花的六角形根本形状也就变得千姿百态了。
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