冬日里,遇上雪花,我們總有一種說(shuō)不出的愛(ài)意,愛(ài)它潔白無(wú)瑕,愛(ài)雪花飄飄…那么,你是否注意到了雪花的形狀?就雪花的形狀而言,許多人可能會(huì)脫口而出“六角”,那么實(shí)際情況是這樣嗎?
為了了解雪花的形狀,我們不得不提到歷史上第一個(gè)拍攝雪花的人 Wilson Bentley,他生于1865年美國(guó)佛蒙特州的一個(gè)農(nóng)場(chǎng),從小就被雪花迷住,在19歲之前就開(kāi)始記錄雪花,拍攝的雪花數(shù)量超過(guò)了5000朵,而且形狀沒(méi)有任何重復(fù),可謂當(dāng)之無(wú)愧的“愛(ài)花人”。
雪的形狀與云中的溫度和濕度密切相關(guān)。為了了解溫度和濕度是如何影響雪花形狀的,我們不得不提到日本的一位物理學(xué)家 Ukichiro Nakaya,他早在20世紀(jì)30年代就通過(guò)實(shí)驗(yàn)室培育雪花,發(fā)現(xiàn)了不同雪花形成的規(guī)律,并繪制出雪花形態(tài)圖。
如圖所示,在任意給定的溫度和飽和水平條件下,形成雪的主要類(lèi)型。在-15℃左右的狹小溫度范圍內(nèi),最大最上鏡的六瓣星狀雪花只能生長(zhǎng),而針葉和柱狀雪花則通常生長(zhǎng)在-6℃左右的云中。在濕度較高的云層中,會(huì)長(zhǎng)出細(xì)密的枝狀雪花晶體,濕度較低時(shí),容易形成簡(jiǎn)單的板狀或柱狀晶體。
雖然研究者們一直在研究預(yù)測(cè)雪花晶體形狀的理論方程式,但是我們?nèi)匀徊恢谰唧w形狀形成背后的精確變量。多年以來(lái),雪花晶體可分類(lèi)的種類(lèi)不斷增加,20世紀(jì)30年代的早期研究將其劃分為21個(gè)不同的基于形狀的類(lèi)別;20世紀(jì)50年代,這一類(lèi)別增至42個(gè)類(lèi)別,在20世紀(jì)60年代增至80個(gè)類(lèi)別,2013年增至驚人的121個(gè)類(lèi)別。
簡(jiǎn)而言之,每片雪花都是不一樣的。當(dāng)雪開(kāi)始形成時(shí),你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)一些非常相似的雪,但是當(dāng)雪完全成形后,每一片雪的結(jié)構(gòu)都不一樣,雖然有些只是非常細(xì)微的角度不同。

1902年Wilson Bentley拍攝的雪花形狀

溫度和飽和水平對(duì)雪花類(lèi)型的影響。丁茜 制圖

蕨類(lèi)狀雪花(本組圖片由阿列克謝·卡爾加托夫拍攝)

柱狀雪花

彩虹雪花

六角板雪花

兩朵雪花碰撞而成的十二瓣雪花(其中一片對(duì)另一片進(jìn)行了30°旋轉(zhuǎn))

極其罕見(jiàn)的三角雪花

像花瓣一樣的雪花

像鉆石一樣閃亮的霜晶狀雪花