雪花形狀大揭秘(組圖)
你知道嗎?所有形狀的雪花其實都從一個六角形冰晶開始的,而後不斷聚集擴張,長出「枝杈」並形成錯綜複雜的圖案。
科學家很久以前就發現溫度會影響冰晶的生長進而影響最後的形狀。在接近零下2攝氏度條件下,冰晶長成小而扁的盤狀。在零下5攝氏度,它們形成細長的柱形和針形。在接近零下15攝氏度時,它們形成最薄同時最大的雪花。在低於零下30攝氏度情況下,它們再次形成柱形。
上面這幅照片展示的雪花又大又薄,到底是什麼因素導致它擁有這種形態呢?根據美國加利福尼亞州理工學院物理學家肯尼思-利伯布萊切特利的研究發現,這種雪花的生長過程並不穩定,受到他所說的「銳化效應」影響。隨著雪晶在零下15攝氏度時生長,一個小脊結構不斷在邊緣聚集,而後像鋒利的刀刃一樣伸出,與外部的濕氣接觸。由於這個六角形結構的角落較其他部分伸出的距離距中部更遠,它們收集更多濕氣並以更快的速度生長。
利伯布萊切特利說:「突出的部分越鋒利,生長速度越快,生長速度越快,突出的部分也變得越鋒利,形成一種正反饋效應。」他指出這只是雪花研究過程中邁出的第一步。現在,他仍不清楚為何不同的溫度會銳化雪晶的不同面,進而形成柱形、盤形以及針形等不同形狀的雪花。
美國加利福尼亞州理工學院的物理學家肯尼思-利伯布萊切特利用特製的雪花顯微照相機拍攝了一組顯微照片,展現在安大略北部地區、阿拉斯加州、佛蒙特州、密歇根州上半島以及加州內華達山脈地區飄落的形態各異的雪花。以下是各種雪花的形成過程:
1.六棱柱狀雪花
這是雪晶的最基本形態。類似這樣的雪晶個頭通常很小,很難用肉眼進行觀察。六棱柱狀雪晶是絕大多數雪花開始時的樣子,隨後長出「枝杈」並形成更為精巧的結構。
2.普通棱柱狀雪花
這種形狀的雪花與六棱柱狀雪花較為相似,不同的是,它的面裝飾著各種各樣的凹痕和摺皺。
3.星盤狀雪花
這種薄薄的盤狀雪晶擁有6條寬大的「枝幹」,形成與星星類似的形狀。它的面經常裝飾著極為精細的對稱性花紋。星盤狀雪花在氣溫接近零下2攝氏度或者接近零下15攝氏度時形成,是一種比較常見的雪花形態。
4.扇盤狀雪花
這也是一種星盤狀雪晶,所不同的是,在鄰近的棱柱面之間長有獨特的脊,指向邊角。
5.樹枝星狀雪花
這種外形的雪晶個頭很大,直徑通常可達到2到4毫米,很容易用肉眼觀察。它們是所有雪晶類型中最受歡迎的,我們能夠在各種各樣的假日裝飾物上看到它們的身影。
6.樹枝星狀雪花
樹枝星狀雪晶的枝幹生有大量邊枝,看起來很像蕨類植物。它們是所有雪晶中個頭最大的,直徑通常可達到5毫米或者更大。儘管是個「大塊頭」,但它們仍是單一的冰晶,由水分子首尾相連而成。滑雪時飛向膝蓋的粉末狀雪就是由這種雪晶構成。它們通常很薄很輕,能夠形成一個低密度積雪場。
7.空心柱狀雪花
這種雪花是一個六角形柱體,兩端呈錐狀中空結構。空心柱狀雪晶個頭很小,需要使用放大鏡才能看到空心區。
8.針狀雪花
針狀雪晶是一種身材「苗條」的柱體,在大約零下5攝氏度時形成。如果飄落在袖子上,你很有可能將它們誤認為白頭髮。當溫度發生變化時,雪晶形狀便會從薄而扁平的盤狀變成細長的針狀,這也是它們最為奇妙的地方。迄今為止,科學家仍無法解釋為何會出現這種變化。
9.冠柱狀雪花
這種雪晶首先長成短而粗的柱狀,而後被吹進雲層的一個區域並在那裡變成盤狀。最後,兩個薄薄的盤狀晶體在一個冰柱的兩端生長,形成照片展示的冠柱狀。
10.12條枝杈雪花
這種雪花實際是由兩片雪花組合而成,其中一片相對另一片進行30度旋轉。類似這樣的雪花非常罕見。
11.三角晶狀雪花
在溫度接近零下2攝氏度時,雪盤「生長」成被截去尖角的三角形,此時,照片呈現的雪晶就形成了。三角晶狀雪晶同樣非常罕見。
12.霜晶狀雪花
雲由無數小水滴構成,有時候,這些小水滴與雪晶發生碰撞並粘在一起。這種凍結的水滴被稱之為霜。
来源:楊孝文博客
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