雪花的形状极多,而且十分美丽.如果把雪花放在放大镜下,可以发现每片雪花都是一幅极其精美的图案,连许多艺术家都赞叹不止。但是,各种各样的雪花形状是怎样形成的呢?雪花大都是六角形的,这是因为雪花属于六方晶系。云中雪花胚胎的小冰晶,主要有两种形状。一种呈六棱体状,长而细,叫柱晶,但有时它的两端是尖的,样子象一根针,叫针晶。别一种则呈六角形的薄片状,就象从六棱铅笔上切下来的薄片那样,叫片晶。
如果周围的空气过饱和的程度比较低,冰晶便增长得很慢,并且各边都在均匀地增长。它增大下降时,仍然保持着原来的样子,分别被叫做柱状、针状和片状的雪晶。
如果周围的空气呈高度过饱和状态,那么冰晶在增长过程中不仅体积会增大,而且形状也会变化。最常见的是由片状变为星状。
原来,在冰晶增长的同时,冰晶附近的水汽会被消耗。所以,越靠近冰晶的地方,水汽越稀薄,过饱和程度越低。在紧靠冰晶表面的地方,因为多余的水汽都已凝华在冰晶上了,所以刚刚达到饱和。这样,靠近冰晶处的水汽密度就要比离它远的地方小。水汽就从冰晶周围向冰晶所在处移动。水汽分子首先遇到冰晶的各个角棱和凸出部分,并在这里凝华而使冰晶增长。于是冰晶的各个角棱和凸出部分将首先迅速地增长,而逐渐成为枝叉状。以后,又因为同样的原因在各个枝叉和角棱处长出新的小枝叉来。与此同时,在各个角棱和枝叉之间的凹陷处。空气已经不再是饱和的了。有时,在这里甚至有升华过程,以致水汽被输送到其他地方去。这样就使得角棱和枝叉更为突出,而慢慢地形成了我们熟悉的星状雪花。
雪花为什么多为六角型?
雪花的六角形状
我们知道雪晶的六角形状能细分为两大类, 一是片状, 另一类是柱状, 我们经常看到比较美丽的雪花便是那些六边对称的片状雪晶. 它们通常会在温度介乎摄氏零下五度至零下二十度之间形成, 柱状雪花包括了针状和中空柱状, 针状雪晶在温度介乎摄氏零度至摄氏零下五度形成; 中空柱状在是低於摄氏零下二十度形成.
若果我们希望找出大部分冰晶是六角稜体的原因, 我们或许应该首先了解一下水分子. 水分子是由两个氢原子以及一个氧原子 ( 这便是我们常把水称为H2O的原因 ) . 它们以一种很强的键--- 共价键, 黏合在一起.
当液态的水分子被冷却至凝固点, 水分子会互相碰撞, 形成固态冰晶. 然后它们会利用氢键结合在一起. 若分子与分子之间结合, 便会更稳定. 相对来说, 最稳定的排列方式是以六角形状把六个水分子黏在一起.这亦是为何大部份冰晶是六角形的
很多水分子从冰晶周围黏在一起的时候, 它们大部份会黏在六角形冰晶片的角上, 此乃由於六角形的角比边更容易吸引水分子. 因此, 角会是雪花生长的起步点呢!