雪花的形狀,雪花有幾種形狀?為什麼會形成那些形狀?

2021-12-28 09:38:32 字數 4586 閱讀 3717

1樓:

上世紀初,對冰雪做過專項研究的日本物理學家中谷宇吉郎博士曾把雪比做「來自天空的信使」,並查明千差萬別的雪的結晶形式取決於高空氣溫高低和水蒸氣的多少。如今,北海道大學低溫研究所的古川義純副教授作為中谷博士的後繼者,在雪的結晶形狀方面正在深入開展研究。

雪花不會自己憑空產生,它必須依託同溫層以下空氣中一顆顆肉眼看不到的微塵粒子做晶核,水蒸氣的水分子在冷空氣作用下圍著它一層又一層地凝結,晶核就從**向外長大。形成一顆雪晶體大約要用5分鐘時間,在這段時間裡,造雪環境中的氣流始終升降浮沉,動盪不定,但水蒸氣必須保持等量作用於晶核的周邊。空中雲層的厚度、溼度、溫度對雪花的形態有極大的影響,星形雪花的形成要求較大的溼度,而溼度較小的雲層易於形成片狀、粉末狀雪花。

其實雪花的個體是極其微小的,直徑在0.5-3mm之間,5000顆雪花放在精密天平上才不過1克,在顯微鏡下觀察非常美麗。普通水的水質取決於重水含量,含量高水質差,相反水質較好,通常情況下7千克水含有1克重水,而7千克雪水只含0.

25克重水,可見雪水生化效能要好得多。雪水豐足,開春麥田就長得好。春耕浸泡種子時,重水比例大發芽率低,如果用雪水浸溼種子就如魚得水了。

雲層是雪花孕育的地方,雪花產生於雲層中的這些小晶核,晶核生長的形狀有三種趨勢:長而細的六稜柱形晶柱、兩頭尖尖有如一根針的晶針和很薄的六邊形晶片。如果它們周圍的水氣濃度較低,冰晶的增長就很慢,而且各邊均勻增長;如果周圍水氣濃度較大,那麼增長過程中不僅體積會增大,形狀也會改變,最常見的就是天空中飄落的六邊形雪花。

為什麼都傾向於六邊形呢?原來冰晶增長時要消耗附近的水氣,所以,越靠近冰晶的地方水氣越稀薄,稍遠處的水氣自然過來補充,它們首先遇到的就是正在向前伸展的尖角,於是,各個尖角迅速加長,逐漸成為樹枝狀。同樣原因,這些「樹枝」上又長出新小枝杈,周而復始就形成了我們所見到的六邊形雪花。

形成雪花之前的冰晶受周圍環境的影響,位於底面上的正六邊形和側面長方體的晶體生長速度出現差異,形狀也相應發生變化,比如氣溫會給結晶的表面帶來微妙變化,接近0°c度時底面水平擴充套件成六邊形,-5°c時形成針狀,降到-5~-10°c時側面上開始生成正六稜柱體及側面鏤空的六稜柱體,-15°c時形成樹枝狀,在降至-10~-21°c時,正六邊形又開始擴充套件,繼而再生成六稜柱體。

周圍水蒸氣含量較少時,生成過程也較慢,而且不易出現複雜形狀。相反,水蒸氣含量越大,生成速度越快形狀也越複雜。被人們稱做「雪花」的樹枝狀雪晶往往生成於-15°c左右、含有大量水蒸氣的環境中。

儘管晶體的形成速度取決於溫度及水蒸氣濃度,但空氣中的其他氣體也會影響它的形成。實驗表明,在只有水蒸氣的真空空間裡形成的冰晶幾乎都有單三稜柱體,而在天空中形成的晶體則呈現針狀和六稜柱形狀。經過計算機計算可以再現冰晶向六個方向延伸的形狀,而中途分*,呈現樹枝狀的原因卻始終無法解釋,如**所示,美妙無比的點對稱的分枝方式,其產生機理,至今仍是一個難解之謎。

早在公元前的西漢時代,《韓詩外傳》中就指出:「凡草木花多五出,雪花獨六出。」雪的基本形狀是六角形。但在不同的環境下,卻可表現出各種樣的形態。

世界上有不少雪花圖案收集者,他們收集了各種雪花圖案。有人花了畢生精力拍攝了成千上 萬張雪花**,發現將近有六千種彼此不同的雪花,但他死前認為這不過是大自然落到他手中的少部分雪花而已。以致於有人說?

]有兩朵大小和形狀完全相同的雪花。

為什麼雪花的基本形態是六角形的片狀和柱狀呢?

這和水汽凝華結晶時的晶體習性有關。水汽凝華結晶成的雪花和天然水凍結的冰都屬於六方晶系。我們在博物館裡很容易被那純潔透明的水晶所吸引。

水晶和冰晶一樣,都是六方晶系,不過水晶是二氧化矽(sio2)的結晶,冰晶是水(h2o)的結晶罷了。

六方晶系具有四個結晶軸,其中三個輔軸在一個基面上,互相以60o的角度相交,第四軸(主晶軸)與三個輔軸所形成的基面垂直。六方晶系最典型的代表就象是幾何學上的一一個正六面柱體。當水汽凝華結晶的時候,如果主晶軸比其它三個輔軸發育得慢,並且很短,那麼晶體就形成片狀;倘若主晶軸發育很快,延伸很長,那麼晶體就形成柱狀。

雪花之所以一般是六角形的,是因為沿主晶軸方向晶體生長的速度要比沿三個輔軸方向慢得多的緣故。

2樓:匿名使用者

雪花的形狀極多,而且十分美麗.如果把雪花放在放大鏡下,可以發現每片雪花都是一幅極其精美的圖案,連許多藝術家都讚歎不止。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,這是因為雪花屬於六方晶系。雲中雪花"胚胎"的小冰晶,主要有兩種形狀。一種呈六稜體狀,長而細,叫柱晶,但有時它的兩端是尖的,樣子象一根針,叫針晶。

別一種則呈六角形的薄片狀,就象從六稜鉛筆上切下來的薄片那樣,叫片晶。

如果周圍的空氣過飽和的程度比較低,冰晶便增長得很慢,並且各邊都在均勻地增長。它增大下降時,仍然保持著原來的樣子,分別被叫做柱狀、針狀和片狀的雪晶。

如果周圍的空氣呈高度過飽和狀態,那麼冰晶在增長過程中不僅體積會增大,而且形狀也會變化。最常見的是由片狀變為星狀。

原來,在冰晶增長的同時,冰晶附近的水汽會被消耗。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,因為多餘的水汽都已凝華在冰晶上了,所以剛剛達到飽和。

這樣,靠近冰晶處的水汽密度就要比離它遠的地方小。水汽就從冰晶周圍向冰晶所在處移動。水汽分子首先遇到冰晶的各個角稜和凸出部分,並在這裡凝華而使冰晶增長。

於是冰晶的各個角稜和凸出部分將首先迅速地增長,而逐漸成為枝叉狀。以後,又因為同樣的原因在各個枝叉和角稜處長出新的小枝叉來。與此同時,在各個角稜和枝叉之間的凹陷處。

空氣已經不再是飽和的了。有時,在這裡甚至有昇華過程,以致水汽被輸送到其他地方去。這樣就使得角稜和枝叉更為突出,而慢慢地形成了我們熟悉的星狀雪花。

上面說的實際上是一個典型的星狀雪花的形成過程。它的相當部位,不論形狀或大小,都應當是相同的。這種典型的星狀雪花只有在一個理想的、平靜的環境中(譬如在實驗室內)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。這是因為冰晶逐漸在下降著,而且有時在旋轉著,各個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。

另外,雪花在雲內下降的過程中,也會從適宜於形成這種形狀的環境降到適宜於形成另一種形狀的環境,於是便出觀了各種複雜的雪花形狀。有的象袖釦,有的象刺猾。即使都是星狀雪花,也有三個枝叉的、六個枝叉的,甚至有十二個枝叉、十八個枝又的。

以上所述都是單個雪花的情況。在雪花下降時,各個雪花也很容易互相攀附並合在一起,成為更大的雪片。雪花的併合大多在以下三種情況下出觀。

(1)當溫度低於0℃的時候,雪花在緩慢下降的途中相撞。碰撞產生了壓力和熱,使相撞部分有些融化而彼此沾附在一起,隨後這些融化的水又立即凍結起來。這樣,兩個雪花就併合到一起了。

(2)在溫度略高於0℃的時候,雪花上本來已覆有一層水膜,這時如果兩個雪花相碰,便藉著水的表面張力而沾合在一起。(3)如果雪花的枝叉很複雜,則兩個雪花也可以只因簡單的攀連而相掛在一起。

雪花從雲中下降到地面,路途很長,在條件適合時,可以經多次攀連併合而變得很大。在降大雪的時候,有時有一些鵝毛般的大雪片,就是經過多次併合而成的。

但是,有時雪花互碰時不是互相併合在一起,而是給碰破了,這時便產生一些畸形的雪花。例如,在降雪的時候,有時會見到一些單個的"星枝",就屬於這種情況。

吃胖胖的 - 高階魔法師 六級 2

引用。希望對你有幫助。

3樓:

雪花的基本形狀是六角形,但是大自然中卻幾乎找不出兩朵完全相同的雪花,就象地球上找不出兩個完全相同的人一樣。許多學者用顯微鏡觀測過成千上萬朵雪花,這些研究最後表明,形狀、大小完全一樣和各部分完全對稱的雪花,在自然界中是無法形成的。

在已經被人們觀測過的這些雪花中,再規則勻稱的雪花,也有畸形的地方。為什麼雪花會有畸形呢?因為雪花周圍大氣裡的水汽含量不可能左右上下四面八方都是一樣的,只要稍有差異,水汽含量多的一面總是要增長得快一些。

4樓:匿名使用者

太多了,,,各種各樣

雪花有幾種形狀?為什麼會形成那些形狀?

5樓:lee羅亞輝

雪花大都是六角形的,這是因為雪花屬於六方晶系。雲中雪花"胚胎"的小冰晶,主要有兩種形狀。一種呈六稜體狀,長而細,叫柱晶,但有時它的兩端是尖的,樣子像一根針,叫針晶。

另一種則呈六角形的薄片狀,就像從六稜鉛筆上切下來的薄片那樣,叫片晶。

如果雲中水汽不太豐富,實有水汽壓僅大於平面的飽和水汽壓,水汽只在面上凝華,這時形成的是柱狀雪花;如果水汽稍多,實有水汽壓大於邊上的飽和水汽壓,水汽在邊上和麵上都會發生凝華,由於凝華的速度還與彎曲程度有關,彎曲程度大的地方凝華較快。

所以在冰晶邊上凝華比面上快,這時多形成片狀雪花;如果雲中水汽非常豐富,實有水汽壓大於角上的飽和水汽壓,這樣在面上、邊上、角上都有水汽凝華,但尖角處位置突出,水汽**最充分,凝華增長得最快,所以多形成枝狀或星狀雪花,故又名六出。

再加上冰晶不停地運動,它所處的溫度和溼度條件也不斷變化,這樣就使得冰晶各種部分增長的速度不一致,形成多種多樣的雪花。

擴充套件資料

雪資源的利用

在工業方面,可以擴大低溫雪庫的貯雪量,用於生產裝置的冷卻。可以利用積雪的低溫性,將雪庫中貯存的雪,與輸出的高溫廢水按比例混合,將積雪轉化為融雪水,使其溫度保持在零度左右,再次進行裝置的冷卻,如此迴圈往復。

對於融雪水的應用,還可以借鑑雨水的利用模式。在降雪季節,不斷地將積雪融化,經過靜置沉澱後,集中輸入管道,通過水網管道,通向各個用於衝廁的公共場所,可以減少大量的自來水用 量。對雪水進一步進行處理,還可以擴大雪水在生活中的應用範圍。

雪花的形狀是什麼樣子的呢,雪花是什麼形狀的

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