雪花形狀為什麼是規則的,為什麼雪花的形狀不同?

時間 2021-05-05 16:55:22

1樓:愛生活的淇哥

雪花是由小冰晶增大變來的,而冰的分子以六角形的為最多,因而形成雪花多是六角形的,並且每一片雪花的形狀沒有一模一樣的。

雪花形狀的多種多樣,則與它形成時的水汽條件有密切的關係。對於六角形片狀冰晶來說,由於它面上、邊上和角上的彎曲程度不同,相應地具有不同的飽和水汽壓,其中角上的飽和水汽壓最大,邊上次之,平面上最小。

在實有水汽壓相同的情況下,由於冰晶的面、邊、角上的飽和水汽壓不同,其凝華增長的情況也不相同。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。

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由於降落到地面上的雪花的大小、形狀、以及積雪的疏密程度不同,雪是以雪融化後的水來度量的。降雪分為小雪、中雪、大雪和暴雪四個等級。

小雪:0.1~2.4毫米/天;

中雪:2.5~4.9毫米/天;

大雪:5.0~9.9毫米/天;

暴雪:大於等於10毫米/天。

2樓:匿名使用者

雪花形成的過程

當凝結核在攝氏零度以下時, 水點便會開始凝結成冰晶. 由於那些水點是非常細小並且是看不到的. 很多人誤以為這是昇華作用. 昇華作用是指水蒸氣沒有經過液態的過程而直接變成冰.

當冰晶形成後, 圍繞冰晶的水點會凝固並與冰晶黏在一起, 細小的冰晶會吸引更多的水點而逐漸長成更大的冰晶. 直至二至二百個冰晶連繫在一起, 形狀不同而且獨一無二的雪花便會根據大氣環境而形成.

雪粒子由天上降至地上的度快慢各異, 極小的晶體下降度近乎零, 一般雪花則以每秒一米的速度, 溶化中的雪還要快好幾倍. 每當雪晶碰到過冷的水點時, 它們會立刻凝固在一起, 形成的軟粒子便是雪小球, 而整個過程被稱為"蒙霜"; 在溫和的區域裡. 水分子的增加造就了冰晶的生長,從而形成了雪花.

它那巧奪天工的六角體成為了雪花生長的奧祕, 每個雪花有著至少上億個水分子,冰晶就是從水平和垂直的方向, 生長成更大更厚的晶體了. 不過, 整個過程都是有著六角對稱的特性, 確是不可思議呢!

我們知道雪晶的六角形狀能細分為兩大類, 一是片狀, 另一類是柱狀, 我們經常看到比較美麗的雪花便是那些六邊對稱的片狀雪晶. 它們通常會在溫度介乎攝氏零下五度至零下二十度之間形成, 柱狀雪花包括了針狀和中空柱狀, 針狀雪晶在溫度介乎攝氏零度至攝氏零下五度形成; 中空柱狀在是低於攝氏零下二十度形成.

很久以前, 一位科學家曾作一個有關雪花的研究, 他使用顯微鏡來觀察大約五千個雪花的形狀. 令他感到出奇的是, 竟然找不到任何兩個形狀完全相同的雪花. 每一個雪花都擁有自己的獨有圖案而從不重覆的.

科學家其後嘗試找出這個雪花的奧祕, 結果他們發現雪花對於大氣環境的改變是極度敏感的. 即使氣溫或水份子飽和度出現微小的改變, 雪花生長的圖案也可能有很明顯的改變. 在大氣裡, 氣溫和飽和度是不斷改變的.

因此我們很難找到兩個完全相同雪晶.

事實上,雪花有多尖銳能反映其生長環境. 例如, 我們能夠看到一個片狀主體時, 溫度大約介乎攝氏零下五度至零下二十度. 如果溫度變暖至介乎攝氏零度至五度, 針狀分支便會形成.

此外, 雪花在空氣中飄浮的時間越長, 圖案會越複雜.

為什麼雪花的形狀不同?

3樓:北京創典文化

雪花的結構形狀取決於晶體迅速穿越高空大氣層時經歷的溫度、水汽及氣流的變化。雪晶總是對稱的,因為雲層中的環境雖說在不斷變化,但這些變化卻始終是對稱地同時作用於晶體的6條邊。形成一顆雪晶需要大約15分鐘。

產生雪晶的雲層溫度必須在華氏4度至14度之間,雲中必須充滿稠密的水蒸氣。因為大量水蒸氣的存在,為晶體提供了豐富的可加工的原料,同時也提供了構制各種複雜圖案的可能性。

晶體長大到重量足以使它穿越雲層下的氣流時,以每秒鐘約3000米的速度悠然飄向地面。如果近地面的溫度高於32攝氏度,雪晶化成雨水降落;如果溫度恰好比32攝氏度略低,晶體在飄落的途中就與另一些晶體結合在一塊形成雪花落下。當雪晶飄落時,如果雲層下有上升的氣流盤旋,晶體就一會兒上升,一會兒下降,黏結成越來越大的冰塊,直至重量增大到足以克服上升的氣流時,就以冰雹的形式下落到地面。

雪花為什麼有形狀,而且是規則的六邊形的?

4樓:

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。以致於有人說沒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60度的角度相交,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個正六面柱體。當水汽凝華結晶的時候,如果主晶軸比其他三個輔軸發育得慢,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。

雪花全是由小冰花組成的,每一朵小冰花都有六片花瓣,有些花瓣象山蘇花一樣放出美麗的小側舌,有些是圓形的,有些又是箭形的,或是鋸齒形的,有些是完整的,有些又呈格狀,但都沒有超出六瓣型的範圍。」

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

儘管雪花的形狀千姿百態,卻萬變不離其宗,所以科學家們才有可能把它們歸納為前面講過的七種形狀。在這七種形狀中,六角形雪片和六稜柱狀雪晶是雪花的最基本形態,其它五種不過是這兩種基本形態的發展、**或組

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。

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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。

6樓:匿名使用者

雪是天空中的水汽經凝華而來的固態降水,有雪片、星形雪花、柱狀雪晶、針狀雪晶、多枝狀雪晶、軸狀雪晶、不規則雪晶共7種固態降水形式。

雪花的形狀極多,而且十分美麗。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。

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