雪花的种类与结构

“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。

（ZT）