羅曼

2018年12月初，西安、鄭州、太原、石家莊、浙江、江蘇等地紛紛迎來(lái)了2018年第一場(chǎng)雪。雪花從天空中紛紛揚(yáng)揚(yáng)地飛舞著飄落下來(lái)，看著夢(mèng)幻般的雪景，是不是有股莫名的驚喜與激動(dòng)呢？

有些同學(xué)可能會(huì)認(rèn)為雪花是寒冷的環(huán)境下凍結(jié)的雨生成的，但事實(shí)上真是如此嗎？在看到或者想到雪花時(shí)，同學(xué)們頭腦中都會(huì)冒出一個(gè)美麗的六角形。雪花只有這一種形狀嗎？當(dāng)然不是。雪花有著千形萬(wàn)狀。那各種形態(tài)的雪是如何誕生的呢？這個(gè)冬天，讓我們一起探究雪花的秘密。

Part1 大自然的魔法：雪在云層中一步步成長(zhǎng)

天氣系統(tǒng)是一個(gè)龐大的家族，在這其中有一對(duì)夫妻：冷空氣和暖濕氣流，是影響我國(guó)主要的天氣系統(tǒng)。冷空氣的娘家在遙遠(yuǎn)的北極，暖濕氣流的老家在南方靠近赤道的熱帶洋面上，它們根據(jù)“心情”的變化控制著天氣的發(fā)生，不同的“心情”會(huì)產(chǎn)生不一樣的天氣。

冷空氣主要控制北方的春、秋、冬三季，暖濕氣流主要控制南方的春、夏、秋三季。到了季節(jié)轉(zhuǎn)換的時(shí)候，冷、暖氣團(tuán)就非常容易動(dòng)怒，時(shí)不時(shí)就喜歡干一場(chǎng)架，揮的拳就是風(fēng)，出的汗就是雨。暖濕氣流贏了，就是大夏天，暑熱難耐;冷空氣強(qiáng)大，就到了大冬天，寒冷無(wú)比。而冷、暖氣團(tuán)也喜歡打冷戰(zhàn)，一旦冷空氣在北方待著不南下，暖濕氣流在南方玩著不回家，我國(guó)的中東部地區(qū)就容易出現(xiàn)霧霾天氣。可以說(shuō)，影響我國(guó)的各種天氣都是這兩位的“產(chǎn)物”。而雪，就是冷空氣和暖濕氣流在冬天里的“孩子”。

1.雪花形成的要素

雪是由大量白色不透明的冰晶和其聚合物組成的固太降水。那么，降雪需要什么氣象條件呢？首先當(dāng)然是形成要素了，主要有丙個(gè)：一個(gè)是冰晶核，一個(gè)是水蒸氣。

同學(xué)們都知道，越往高處走就會(huì)越冷。當(dāng)?shù)乇頊囟扔捎谔?yáng)熱而上升，產(chǎn)生上升的氣流，地表附近大量的水蒸所（潮濕的空氣）上升并被冷卻。而到了高空中，隨著去層中的溫度降到冰點(diǎn)以下時(shí)，多余的水分就會(huì)形成水滴。另一方面，在空氣中也飄浮著通過(guò)海水的浪花干燥后形成的鹽等細(xì)小粒和火山噴發(fā)等帶來(lái)的懸浮微粒子。小冰晶通過(guò)捕獲周?chē)乃魵鈺?huì)逐漸成長(zhǎng)。此時(shí)，氣體中的水蒸氣直接升華，結(jié)成冰晶形狀的冰末，也就是所謂的冰晶核。冷空氣的到來(lái)能加速這個(gè)過(guò)程，從而使這些冰晶核累積的速度加快。而當(dāng)冰晶核成長(zhǎng)到不能通過(guò)上升氣流來(lái)支撐其重量日寸，這些冰晶核將在低溫的空中開(kāi)始融化成雪，飄落地面。

2.關(guān)鍵因素——溫度

當(dāng)然，上述只是形成要素，雪能否被大家看見(jiàn)還有個(gè)關(guān)鍵因素——溫度。更確切地說(shuō)，是0℃氣溫層的高度。

上面說(shuō)到，越往高處走就會(huì)越冷。同理，越往下降落，下層空氣就越暖和，冰晶粒在掉落過(guò)程中也就融化得越快。同學(xué)們可以這么理解，冷空氣、暖濕氣流夫妻倆的孩子冰晶已經(jīng)在高空中生成了。但是呢，它還需要長(zhǎng)大，在長(zhǎng)大的過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷一次畢業(yè)考試，來(lái)決定它以什么形式來(lái)與大家見(jiàn)面，而考試的內(nèi)容就是近地面冷還是不冷。一般來(lái)說(shuō)，0℃氣溫層在300米以下，冰晶就還是會(huì)以純雪的相態(tài)和大家見(jiàn)面;要是介于300～600米之間，則會(huì)出現(xiàn)雨夾雪;要是高于600米，則可能就是冷冷的冰雨在你臉上胡亂地拍了?？傊?，想要看到雪花飛舞，0℃氣溫層就得盡量貼近地面。

知識(shí)鏈接

下雨還足下雪、

明天可能會(huì)下雪！ 同學(xué)們有沒(méi)有這樣的經(jīng)歷，明明期待著下雪，結(jié)果卻是下雨？當(dāng)云層中已經(jīng)生成的冰晶落下時(shí)，在落到地面前，它會(huì)變成雪，之后會(huì)融化變成雨水，也有可能會(huì)變成雪和雨的混合物。這種情況取決于濕度和地面溫度的條件。

Part2 出現(xiàn)的時(shí)間與頻率因地域不同而有別

1.時(shí)間差異

每年從10月開(kāi)始，隨著氣溫不斷下降，我國(guó)從北至南大部地區(qū)的降水相態(tài)也會(huì)逐漸由雨轉(zhuǎn)換到雪。最早的是新疆、青海，在10月中旬就能出現(xiàn)第一場(chǎng)雪;其次是東北三省，常年在10月下旬就能見(jiàn)到雪花;接著，11月我國(guó)北方大部地區(qū)都開(kāi)始飄雪;長(zhǎng)江中下游地區(qū)通常在12月迎來(lái)初雪。華南地區(qū)本身出現(xiàn)降雪的概率就不太高，一旦出現(xiàn)，時(shí)間就要更晚一些，多集中在1月下半月。

2.地域差異

北方經(jīng)常下雪，人們見(jiàn)怪不怪，不稀奇;南方的雪很稀有，能見(jiàn)到一次雪，人們驚喜連連;夾在中間的人們看到下的是雨夾雪，一到地上就融化，好失落。這是因?yàn)槲覈?guó)幅員遼闊，受地形和海陸差異的影響，在相同的季節(jié)里，南方和北方的氣候、氣壓等環(huán)境也不一樣。有的城市是熱帶季風(fēng)氣候，所以常年不飄雪;而有的地區(qū)屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，每年早早地便迎來(lái)了降雪天氣;也有的地區(qū)因?yàn)榈貏?shì)較高的緣故，氣溫會(huì)比較低，降雪也會(huì)比較早。

值得注意的是，南方地區(qū)降雪不下則已，一下則不小。這還得從雪形成的重要條件——水汽說(shuō)起。通常，冬季暖濕空氣的北界就是長(zhǎng)江中下游一帶地區(qū)，北方的水汽條件不如南方好，北方有些地區(qū)看起來(lái)雪很深，但往往是靠一點(diǎn)一點(diǎn)降雪日積月累而成的。而南方不缺濕暖氣流，因此通常一下雪就下得很大，20毫米降雪在南方就是“小目標(biāo)”。其次，我國(guó)南北方雪的區(qū)別主要在于含水量，如果不考慮雪降到地面融化的過(guò)程，積雪深度與降水量的關(guān)系大概為10：1。比如，某地有10毫米積雪，當(dāng)?shù)貙?shí)際降水量其實(shí)只有1毫米。在北方，通常雪花很大，但含水量其實(shí)并不高;南方通常是濕雪，形態(tài)不大，但含水量大，積雪是“壓實(shí)”的狀態(tài)。因此，在南方，10厘米的積雪轉(zhuǎn)化為降水量，可能超過(guò)10毫米呢！

Part3 雪花形態(tài)千姿百態(tài)

當(dāng)水蒸氣與冰晶結(jié)合并生長(zhǎng)時(shí)，水分子較容易結(jié)合成一種規(guī)則的形狀，即雪晶。雖然基本形狀是六角形，但伴隨溫度和水蒸氣量等條件，結(jié)合出的形式也會(huì)隨之發(fā)生變化。因此，當(dāng)云層中的條件改變時(shí)，晶體的形狀會(huì)發(fā)生各種變化。

雪晶是六角形的原因

水分子通過(guò)將兩個(gè)氫原子以約104°的角度連接到一個(gè)氧原子上而形成。在液態(tài)下，分子僅松散地彼此結(jié)合。但隨著溫度降低，由于分子之間發(fā)生氫合作用而變成頂點(diǎn)具有氧原子的六角形。這是雪晶的基本類(lèi)型。

六角形冰晶取決于生長(zhǎng)時(shí)的環(huán)境溫度，如果生長(zhǎng)時(shí)的環(huán)境溫度為0～-3℃，冰晶則會(huì)形成正方形板（沿橫向生長(zhǎng)），并且成為-3～10℃的正方形板形狀。而且，此時(shí)的晶體生長(zhǎng)成各種形狀，取決于此時(shí)水蒸氣的量。當(dāng)然，也會(huì)發(fā)生例外的情況。例如，如果周?chē)鷾囟葲](méi)有變化且水蒸氣豐富的話，則基本六角形會(huì)變成較厚的板狀的晶體，以方形板、扇形和樹(shù)枝狀的方向生長(zhǎng)。 一般而言，星狀雪花水汽供應(yīng)最足，常在靠近海面附近的地區(qū)出現(xiàn)，柱狀和片狀則水汽略顯不足，在北方看到的鵝毛大雪就大多是這類(lèi)形狀的雪花。

Part4 欣賞一下雪晶的樣子

同學(xué)們已經(jīng)知道，雪晶的形態(tài)基于一定的溫度和濕度而產(chǎn)生各種形態(tài)。但是，結(jié)晶在生長(zhǎng)的過(guò)程中，由于條件發(fā)生了變化，雪晶能夠持續(xù)生成并組合一起。

四花

結(jié)晶基石是六棱柱，但在結(jié)晶生長(zhǎng)中發(fā)生斷層分離，形成了二花、三花、四

帶有雪粒的角板狀

不僅只有水蒸氣，周?chē)乃味颊吃谝黄鹦纬山Y(jié)是的狀態(tài)

組合炮彈

2-4個(gè)炮彈型結(jié)晶取各自一角，與其他炮彈結(jié)晶組合起來(lái)

扇開(kāi)組成的六花形

首先，從中央矩天板生長(zhǎng)，然后在每個(gè)角落生在-10-22℃的溫度范圍內(nèi)。不僅只是相同的一個(gè)角向表面延伸那么簡(jiǎn)單，它會(huì)根據(jù)環(huán)境的不同而變化 。

十二朵水晶

當(dāng)基本形式的六花枝狀晶體落下時(shí)，形狀像十二朵花、十八朵花、二十四朵花等水晶也可能落下。兩者都是6的倍數(shù)，像六花重疊的晶體一樣增長(zhǎng)