雪花是怎么形成的

2019年,日本北海道被拍到了一块有十二瓣的雪花,这是罕见的双晶生长现象。2022年,济南落下的雪又细又长,像一根根针,这说明当时的天气特别干冷。雪花在飘下来的时候,每秒速度通常在0.3到2米之间,大家抬头看到的往往是白色斑点。不过只要给它们放大几十倍的微距镜头一照,这些直径不到10毫米的冰晶就大变样了,有的像星星上的钻石,有的像长着枝叶的蕨类植物,还有的就是规规矩矩的六边形柱子。中国科学院大气物理研究所的专家解释说,这些形状不同是因为水分子在特定天气里排列得很有规律。按照国际上的分法,雪花大概能分成星状、片状、柱状、针状、组合态还有特殊态这六种。最常见的星状雪花通常在零下3到8摄氏度、湿度很大的云层里长出来,枝杈长得有多乱,就看周围过饱和的水汽有多少。针状的一般在零下5度左右的干燥地方出现。其实雪花的生命一开始是在几千米高的天上形成的。当温度比冰点还低时,水汽直接吸附在那些尘埃颗粒上变成冰晶的种子,不用变成水就成了形状。在往下掉的过程中,冰晶不断把周围的水汽吸过来变大。最后长成啥样,全看它经过的温度和湿度是怎么变的:零下12度左右又湿的时候容易长出复杂的枝丫;低于零下18度又干的时候则更爱长柱子。要是路上碰到了暖和的空气层,它就会化掉变成雨滴,这就解释了为啥有时候预报要下雪却变成下雨的事。大家总说“世上没有两片完全一样的雪花”,这话是有道理的。美国加州理工学院实验室的实验显示,哪怕是在人为控制好的条件下长出来的雪花,因为周围那细微的气流和水汽分布没法完全一样,它们的晶体结构还是有点不一样。这种独特性就像人的指纹一样。在古代《韩诗外传》里就有“草木花多五瓣,雪花独六瓣”的说法,说明那时候的人就注意到了雪花的对称性。现在晶体学研究告诉我们这是因为水分子结合时的角度总是60度或者120度。不过有时候也会看到三角形或者十二边形的雪花出现。西藏那边出现过“红雪”,是因为一种叫雪衣藻的藻类的色素把雪染红了;内蒙古的“黄雪”其实是蒙古高原那边刮来的沙尘沾上去的;工业区的“黑雪”则直接表明空气被污染了。这些现象说明雪花其实能帮我们看看空气变好了还是变差了。从古人看那六瓣的花开始到现在能分出121种形态来看,我们对雪花的认识一步步变深了。在气候变化越来越明显的现在,好好研究一下雪花是怎么形成的不光能让天气预报更准点儿,也能让我们更好地理解全球的水循环和大气是怎么运行的。每一片快要消失的雪花都在用它独特的形状说着自然界特别精妙的故事。