雪花的种类与结构

作者:kylelong  于 2010-3-4 08:31 发表于 最热闹的华人社交网络--贝壳村

作者分类:科普知识|通用分类:娱乐八卦|已有4评论

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“六出飞花入户时,坐看青竹变琼枝。”古人在诗句中,描绘出雪花”六出“的形状以及洁白的颜色。类似的描述还有很多。在《韩诗外传》中有语言道:“凡草木花多五出,雪花独六出。”因而称雪花为六出花。古代还有很多类似的诗句讲述了雪花六片花瓣的形状,如唐宋之问《奉和春日玩雪应制》诗中就有“琼章定少千人和,银树长芳六出花。”这种“六出”的花瓣实际反映了雪花的形状特征。

 

雪花的形态也并非人们想象的那么简单,它有多种多样的美丽的形态。满天飞雪,飘飘落下,每一朵都是那么洁白美丽的六出琼花。但是,雪花的形态也并非人们想象的那么简单。虽然每一朵雪花都是六角形,有着六次对称性,但是,几乎没有完全相同的雪花存在。

 

分形(Fractal)理论,是现代数学的一个新分支,它认为:事物的整体可以借由其局部而反映出来,在一定条件下,局部的某些特性,比如形状。功能、结构等会表现出与整体的相似性。分形提出了分数维的概念,认为,空间维数既可以是离散的,如一维、二维或者三维等,也可以是连续的。

 

分形的概念是美籍数学家曼德布罗特(B. B. Mandelbort)于1967年首先提出的。他在《科学》杂志上发表的《英国的海岸线有多长?》的论文中,提出海岸线的局部形态于整体是相似的,即,海岸线是自相似的。他把这种局部与整体的在某种特征上的自相似称之为分形。分形图形 除了自相似原则,迭代生成原则也是分形理论的重要原则。自然界中,雪花、海岸线、山川、云彩、布朗运动粒子的轨迹等,都可以作为分形的例子。

 

国际水文协会所属的国际雪冰委员会,在征求各国专家意见的基础上,于1949年召开了一个专门性的国际会议,会上通过了关于大气固态降水简明分类的提案。这个简明分类,把大气固态降水分为十种:雪片、星形雪花、柱状雪晶、针状雪晶、多枝状雪晶、轴状雪晶、不规则雪晶、霰、冰粒和雹。前面的七种统称为雪。为什么后面三种不能叫做雪呢?原来由气态的水汽变成固态的水有两个过程,一个是水汽先变成水,然后水再凝结成冰晶;还有一种是水汽不经过水,直接变成冰晶,这种过程叫做水的凝华。所以说雪是天空中的水汽经凝华而来的固态降水。

 

雪花是怎么形成的?

 

雪花是空中的水蒸汽遇冷凝结成的。在一般情况下,水蒸汽先凝成水,然后才能结冰。雪花却是直接由水蒸汽凝结成的。

 

雪花是怎么生长的?

 

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。

 

雪花是什么颜色?

 

看起来,雪花是白的。实际上,雪是冰的晶体,冰晶是无色透明的。可是它的每一面都象一个小镜子,反射光线的能力非常强,就显示出了白颜色。

 

雪花有多大?

 

雪花最大的直径还超过2毫米。我们常见的鹅毛大雪,那种雪片似在降落过程中,许多雪花粘结在一块形成的。

 

雪花有多重?

 

雪花非常轻,五千朵到一万朵雪花才有一克重。一立方米新雪有六十亿朵到八十亿朵雪花。

 

雪花是什么形状?

 

雪花的形状千差万别,每一朵雪花都是一件精致的艺术品。到现在,已经知道雪花有两万种不同的图案。不过它基本上是六角形的。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。


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发表评论 评论 (4 个评论)

1 回复 fressack 2010-3-4 18:25
2 回复 kylelong 2010-3-4 21:51
fressack:
2 回复 brianttt 2010-3-5 00:18
专家?雪专家?雪家?雪茄!
3 回复 kylelong 2010-3-5 00:19
brianttt: 专家?雪专家?雪家?雪茄!

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