雪花的形成過程

雪花的形狀極多,而且十分美麗.如果把雪花放在放大鏡下,可以發(fā)現(xiàn)每片雪花都是一幅極其精美的圖案,連許多藝術(shù)家都贊嘆不止。但是，各種各樣的雪花形狀是怎樣形成的呢?雪花大都是六角形的，這是因?yàn)檠┗▽儆诹骄?。云中雪花胚胎的小冰晶，主要有兩種形狀。一種呈六棱體狀，長而細(xì)，叫柱晶，但有時(shí)它的兩端是尖的，樣子像一根針，叫針晶。另一種則呈六角形的薄片狀，就像從六棱鉛筆上切下來的薄片那樣，叫片晶。
原來，在冰晶增長的同時(shí)，冰晶附近的水汽會(huì)被消耗。所以，越靠近冰晶的地方，水汽越稀薄，過飽和程度越低。在緊靠冰晶表面的地方，因?yàn)槎嘤嗟乃家涯A在冰晶上了，所以剛剛達(dá)到飽和。這樣，靠近冰晶處的水汽密度就要比離它遠(yuǎn)的地方小。水汽就從冰晶周圍向冰晶所在處移動(dòng)。水汽分子首先遇到冰晶的各個(gè)角棱和凸出部分，并在這里凝華而使冰晶增長。于是冰晶的各個(gè)角棱和凸出部分將首先迅速地增長，而逐漸成為枝叉狀。以后，又因?yàn)橥瑯拥脑蛟诟鱾€(gè)枝叉和角棱處長出新的小枝叉來。與此同時(shí)，在各個(gè)角棱和枝叉之間的凹陷處?？諝庖呀?jīng)不再是飽和的了。有時(shí)，在這里甚至有升華過程，以致水汽被輸送到其他地方去。這樣就使得角棱和枝叉更為突出，而慢慢地形成了我們熟悉的星狀雪花。
上面說的實(shí)際上是一個(gè)典型的星狀雪花的形成過程。它的相當(dāng)部位，不論形狀或大小，都應(yīng)當(dāng)是相同的。這種典型的星狀雪花只有在一個(gè)理想的、平靜的環(huán)境中(譬如在實(shí)驗(yàn)室內(nèi))才能形成。在大氣中，它不能象上面說的那樣有步驟地增大，所形成的形狀也就不能那樣典型。這是因?yàn)楸е饾u在下降著，而且有時(shí)在旋轉(zhuǎn)著，各個(gè)枝叉接觸水汽的多少有所不同，而那些接觸水汽較多的枝又便增長得較多。因此，我們平常所看到的雪花雖大體上一樣但又互不相同。
以上所述都是單個(gè)雪花的情況。在雪花下降時(shí)，各個(gè)雪花也很容易互相攀附并合在一起，成為更大的雪片。雪花的并合大多在以下三種情況下出觀。(1)當(dāng)溫度低于0℃的時(shí)候，雪花在緩慢下降的途中相撞。碰撞產(chǎn)生了壓力和熱，使相撞部分有些融化而彼此沾附在一起，隨后這些融化的水又立即凍結(jié)起來。這樣，兩個(gè)雪花就并合到一起了。(2)在溫度略高于0℃的時(shí)候，雪花上本來已覆有一層水膜，這時(shí)如果兩個(gè)雪花相碰，便借著水的表面張力而沾合在一起。(3)如果雪花的枝叉很復(fù)雜，則兩個(gè)雪花也可以只因簡(jiǎn)單的攀連而相掛在一起。
雪花從云中下降到地面，路途很長，在條件適合時(shí)，可以經(jīng)多次攀連并合而變得很大。在降大雪的時(shí)候，有時(shí)有一些鵝毛般的大雪片，就是經(jīng)過多次并合而成的。
但是，有時(shí)雪花互碰時(shí)不是互相并合在一起，而是給碰破了，這時(shí)便產(chǎn)生一些畸形的雪花。例如，在降雪的時(shí)候，有時(shí)會(huì)見到一些單個(gè)的星枝，就屬于這種情況。
§當(dāng)實(shí)有水汽壓僅大于平面的飽和水汽壓時(shí)，水汽只在面上凝華，形成的是柱狀雪花。
§當(dāng)實(shí)有水汽壓大于邊上的飽和水汽壓時(shí)，邊上和面上都會(huì)發(fā)生凝華。由于邊上水汽供應(yīng)較充分，故在冰晶邊上凝華比面上快，多形成片狀雪花。
§當(dāng)實(shí)有水汽壓大于角上的飽和水汽壓時(shí)，面上、邊上、角上都有水汽凝華，但尖角處位置突出，水汽供應(yīng)最充分，凝華增長得最快，故多形成枝狀或星狀雪。
§又由于冰晶不停地運(yùn)動(dòng)，它所處的溫度和濕度條件也不斷變化，這就使得冰晶各部分增長的速度不一致，形成多種多樣的雪花。