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雪花形状大揭秘  

2015-08-11 18:03:48|  分类: 学法指导 |  标签: |举报 |字号 订阅

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        你欠我一场雪。这雪是带利息的。

    据说这叫浪漫,浪漫与科学搭界吗?管不了那么多,我只想知道雪花是怎样形成的。你知道吗?所有形状的雪花其实都从一个六角形冰晶开始的,而后不断聚集扩张,长出“枝杈”并形成错综复杂的图案。

    科学家很久以前就发现温度会影响冰晶的生长进而影响最后的形状。在接近零下2摄氏度条件下,冰晶长成小而扁的盘状。在零下5摄氏度,它们形成细长的柱形和针形。在接近零下15摄氏度时,它们形成最薄同时最大的雪花。在低于零下30摄氏度情况下,它们再次形成柱形。

    上面这幅照片展示的雪花又大又薄,到底是什么因素导致它拥有这种形态呢?根据美国加利福尼亚州理工学院物理学家肯尼思-利伯布莱切特利的研究发现,这种雪花的生长过程并不稳定,受到他所说的“锐化效应”影响。随着雪晶在零下15摄氏度时生长,一个小脊结构不断在边缘聚集,而后像锋利的刀刃一样伸出,与外部的湿气接触。由于这个六角形结构的角落较其他部分伸出的距离距中部更远,它们收集更多湿气并以更快的速度生长。

    利伯布莱切特利说:“突出的部分越锋利,生长速度越快,生长速度越快,突出的部分也变得越锋利,形成一种正反馈效应。”他指出这只是雪花研究过程中迈出的第一步。现在,他仍不清楚为何不同的温度会锐化雪晶的不同面,进而形成柱形、盘形以及针形等不同形状的雪花。

    美国加利福尼亚州理工学院的物理学家肯尼思-利伯布莱切特利用特制的雪花显微照相机拍摄了一组显微照片,展现在安大略北部地区、阿拉斯加州、佛蒙特州、密歇根州上半岛以及加州内华达山脉地区飘落的形态各异的雪花。以下是各种雪花的形成过程:

1.六棱柱状雪花 

    这是雪晶的最基本形态。类似这样的雪晶个头通常很小,很难用肉眼进行观察。六棱柱状雪晶是绝大多数雪花开始时的样子,随后长出“枝杈”并形成更为精巧的结构。



2.普通棱柱状雪花

    这种形状的雪花与六棱柱状雪花较为相似,不同的是,它的面装饰着各种各样的凹痕和摺皱。


雪花形状大揭秘
3.星盘状雪花

    这种薄薄的盘状雪晶拥有6条宽大的“枝干”,形成与星星类似的形状。它的面经常装饰着极为精细的对称性花纹。星盘状雪花在气温接近零下2摄氏度或者接近零下15摄氏度时形成,是一种比较常见的雪花形态。


雪花形状大揭秘
4.扇盘状雪花

    这也是一种星盘状雪晶,所不同的是,在邻近的棱柱面之间长有独特的脊,指向边角。


雪花形状大揭秘
5.树枝星状雪花

    这种外形的雪晶个头很大,直径通常可达到2到4毫米,很容易用肉眼观察。它们是所有雪晶类型中最受欢迎的,我们能够在各种各样的假日装饰物上看到它们的身影。


雪花形状大揭秘
6.树枝星状雪花

    树枝星状雪晶的枝干生有大量边枝,看起来很像蕨类植物。它们是所有雪晶中个头最大的,直径通常可达到5毫米或者更大。尽管是个“大块头”,但它们仍是单一的冰晶,由水分子首尾相连而成。滑雪时飞向膝盖的粉末状雪就是由这种雪晶构成。它们通常很薄很轻,能够形成一个低密度积雪场。


雪花形状大揭秘
7.空心柱状雪花

    这种雪花是一个六角形柱体,两端呈锥状中空结构。空心柱状雪晶个头很小,需要使用放大镜才能看到空心区。


雪花形状大揭秘
8.针状雪花  

针状雪晶是一种身材“苗条”的柱体,在大约零下5摄氏度时形成。如果飘落在袖子上,你很有可能将它们误认为白头发。当温度发生变化时,雪晶形状便会从薄而扁平的盘状变成细长的针状,这也是它们最为奇妙的地方。迄今为止,科学家仍无法解释为何会出现这种变化。


雪花形状大揭秘
9.冠柱状雪花

    这种雪晶首先长成短而粗的柱状,而后被吹进云层的一个区域并在那里变成盘状。最后,两个薄薄的盘状晶体在一个冰柱的两端生长,形成照片展示的冠柱状。


雪花形状大揭秘
10. 12条枝杈雪花

    这种雪花实际是由两片雪花组合而成,其中一片相对另一片进行30度旋转。类似这样的雪花非常罕见。


雪花形状大揭秘
11.三角晶状雪花

    在温度接近零下2摄氏度时,雪盘“生长”成被截去尖角的三角形,此时,照片呈现的雪晶就形成了。三角晶状雪晶同样非常罕见。


雪花形状大揭秘
12.霜晶状雪花

    云由无数小水滴构成,有时候,这些小水滴与雪晶发生碰撞并粘在一起。这种冻结的水滴被称之为霜。

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