雪花形成的时候,大气里水气是饱和的,温度则在摄氏零度以下。微细的冰晶会渐渐围绕着凝结核。然后,冰晶连结在一起而雪花亦随之诞生。这过程被称为“结晶”。在结晶过程中,水分子会以它们的基本排列方式从液态变成固态。由于冰晶的基本模式是六角棱体,大部份冰晶的雏形都是六角形的。当更多的水分子与冰晶结合后,,他们会由第一个六角形开始保持冰晶的形状继续向外生长。
虽然大部份冰晶形成时有着六边对称的特性,但是它们会因应温度的改变而做成很多不同形状的变化。若温度低于摄氏零下三十度,六角柱体的冰晶便会形成,典型的六角形的扁平片状雪花会在摄氏零下十五度左右时形成。当温度上升至摄氏零下五度,无论针状、柱状抑或一些不能估计的形状的雪花便会产生。由于雪层越高,温度越冷,因此六角柱状的雪花通常会在高云形成。较低的云层通常会形成六角平面的片状雪花,而不同形状的结晶会在低云中产生。
如果我们希望找出大部分冰晶是六角棱体的原因,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,这也是为什么大部份冰晶是六角形的
雪花有多种多样的形态,但每一片雪花都是六角形的,这是大自然呈现给我们的美丽,也是给我们出的一道课题。
雪花的形状,涉及到水在大气中的结晶过程。大气中的水分子在冷却到冰点以下时,就开始凝华,而形成水的晶体,即冰晶。冰晶和其他一切晶体一样,其最基本的性质就是具有自己的规则的几何外形。冰晶属六方晶系,六方晶系具有四个结晶轴,其中三个辅轴在一个平面上,互相以六十度角相交;另一主轴与这三个辅轴组成的平面垂直。六方晶系的最典型形状是六棱柱体。但是,当结晶过程中主轴方向晶体发育很慢,而辅轴方向发育较快时,晶体就呈现出六边形片状。
大气中的水汽在结晶过程中,往往是晶体在主晶轴方向生长速度慢,而三个辅轴方向则快得多,冰晶多为六边片状。当大气中的水汽十分丰富的时候,周围的水分子不断地向最初形成的晶片上结合,其中,雪片的六个顶角首当其冲,这样,顶角上会出现一些突出物和枝杈。这些枝叉增长到一定程度,又会分叉。次级分又与母枝均保持六十度的角度.这样,就形成了一朵六角星形的雪花。每片雪花在整体上虽然都是六角星形的,但在细微形态上却有很多差别。有人专门收集过不同形状的雪花,竟发现有六千多种不同的细微形态的雪花。
雪花从空中飘落时,为什么能保持六角形的形态呢?科学家们发现,雪花在空中飘浮时,本身还会振动,而这种振动是环绕对称点进行的,而这个对称点正是最初形成的冰晶,这就是保持雪花形态在飘落过程中不发生变化的原因。
不过,在极地,有时由于大气中的水汽不足,湿度极低,水汽结晶过程十分充裕,冰晶最终能形成六棱柱状的标准形态。因此,在极地区,有时就能看到降下来的雪不是片状的雪花,而是一些六棱柱形的雪晶。
参考资料:www.lbx777.com
雪花的基本组织是冰胚,每一个冰胚是由五个水分子组成的。其中四个水分子虽在一个四面体的顶角上,另有一个水汾子 于四面体中心。许多冰胚互相连接,就组成冰晶,话多冰晶结合,就形成了雪花。因此,雪花之所以呈六角形,是与一些水分子怎样结合成为冰胚,以及冰胚怎样结合成冰晶等有关。
前页冰晶结构图中,每一个圆圈代表一个水分子,把书倒过来看,可以看出六角形结构。可见冰胚的顶底结合,只能使雪花变厚;冰胚的平排结合,却不单可使我们看出最初的六角形结晶来,而且还可以看出由水分子一个一个结合上去,新的六角形结晶是怎样从原有六角形雪花中增长起来的。
光是六形的结合,并不一定能组成很对称的六角形雪花的,根据研究,雪花在空中飘浮时本身还会振动。这种振动,是环绕对称点而进行的。这样,就保证了在增长过程中的雪花,始终保持六角形。至于六角形的千姿百态,则与雪花在空中飘浮时,空中的温度和湿度条件不同有关。
在我国南方,由于近地面空气温度比较高,雪花从空中飘落下来,就会部分融化,变为湿雪花,六角形就会有些破坏。湿雪花在空中互相碰撞,还会粘并起来,形成不规划的鹅毛雪片。
因为雪花的基本组织是冰胚,每一个冰胚是由5个水分子组织的。其中4个水分子分别在1个四面体的顶角上,另有一个水分子位于四面体中心。许多冰胚互相连接,就组成了冰晶,许多冰晶结合,就形成了雪花。因此,雪花之所以呈六角型,是与一些水分子怎样结合成为冰胚,以及冰胚怎样结合成冰晶有关。
雪花在空中漂浮时本身还会振动。这种振动,是环绕对称点而进行的。这样,就保证了在增长过程中的雪花,始终保持六角型。至于六角型的千姿百态则与雪花在空中漂浮时,空气中的温度和湿度条件不同有关。
所以,在寒冷的冬季飘落的雪花才能看到美丽的千姿百态的六角型图案。
雪花形成的时候,大气里水气是饱和的,温度则在摄氏零度以下。微细的冰晶会渐渐围绕着凝结核。然后,冰晶连结在一起而雪花亦随之诞生。这过程被称为“结晶”。在结晶过程中,水分子会以它们的基本排列方式从液态变成固态。由于冰晶的基本模式是六角棱体,大部份冰晶的雏形都是六角形的。当更多的水分子与冰晶结合后,,他们会由第一个六角形开始保持冰晶的形状继续向外生长。
虽然大部份冰晶形成时有着六边对称的特性,但是它们会因应温度的改变而做成很多不同形状的变化。若温度低于摄氏零下三十度,六角柱体的冰晶便会形成,典型的六角形的扁平片状雪花会在摄氏零下十五度左右时形成。当温度上升至摄氏零下五度,无论针状、柱状抑或一些不能估计的形状的雪花便会产生。由于雪层越高,温度越冷,因此六角柱状的雪花通常会在高云形成。较低的云层通常会形成六角平面的片状雪花,而不同形状的结晶会在低云中产生。
如果我们希望找出大部分冰晶是六角棱体的原因,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,这也是为什么大部份冰晶是六角形的