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雪花为何形状各异结构精细?

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年冬天,大连的雪特别多,人们很好奇的是,为什么雪花有时是小雪粒,有时是片状的,像冰晶的模样。有时又是六角形的,还伴有鹅毛般大的。同样是寒冷的冬天,这雪的形状怎么会这么多种?专业人士称,雪的形状结构,取决于生成雪花的云层水汽情况以及雪花穿越高空大气层时,经历的温度、水汽及气流的变化。 □记者孙立民 □采访专家梁军大连气象台首席预报员

雪花为何形状各异结构精细?

1 雪从多高处生成?在两三千米以上的云层里

雪从天上飘然而至,云层,自然就是雪花生成的地方。“通常,形成雪的云层较高,距地面要两三千米以上。”大连气象台首席预报员梁军说,在水蒸气弥漫的云层里,雪最先以肉眼看不到的一颗微尘粒子形状存在,这叫做晶核。这个晶核,也叫做凝结核,就是一些悬浮在空中的很微小的固体微粒,比如海盐、硫酸或者其他的化学物质微粒等。这种凝固核通常会在零下10摄氏度形成,凝结核周围水蒸气的水分子,在冷空气作用下,围着这个凝结核,一层又一层地凝结,最后就生成了雪花。

雪花在形成的过程中,通过水蒸气的吸收和表面小水滴的附着,冰晶会逐渐变大。随着晶体体积的增大,它的重量也相应增加,于是它将透过云层开始下落。在下落过程中,冰晶同时也会和上千万的水滴接触,后者的水分会使晶体体积越发增大。而随着云层中的冰晶体数量的增加,一大片云层就会变成冰层。冰层达到一定重量,它将从云层中开始下落,直至地表,覆盖地面而成为积雪。

2 雪花形状为啥多变?受云层温度和水汽多少影响

我们平常看见的雪,形状不一,有时呈针状、片状,有时呈球状或六角形的立体形状。那么,雪花的形状和地域有关,还是跟温度有关?梁军介绍,雪花的形状取决于雪花所赖以生长的云层环境,此外,晶体迅速穿越高空大气层时经历的温度、水汽及气流的变化,也对雪的形状有影响。

据了解,目前已知的雪花形状大约有两万多种图案,不过它基本上是六角形的。云中雪花“胚胎”的小冰晶,主要有三种形状:一种是长而细的六棱柱形晶柱,另一种是两头尖尖有如一根针的晶针,还有一种就是很薄的六边形晶片。

天空中各云层高度不同、水汽情况不同,雪最后生成的形状也不一样。一般来说,小晶核周围水汽浓度低,晶核的生长速度就慢,各个边会均匀地长大。如果水汽浓度较大,晶核长得相对就会饱满。所以湿云层中湿度较大,雪花生成的速度快,形状也较复杂,可形成星状或树枝状的雪花。云层湿度较小,雪花生成的速度慢,可形成片状或粉末状雪花。

3 六角形雪花是啥环境生成的?水汽足够多,温度零下15摄氏度

冬天里我们比较常见的雪花是六角形立体形状的,这当然与云层的水汽足够大有关。这个六角形的雪花究竟是咋长出来的?专家介绍,冰晶增长时,要消耗附近的水汽,越靠近冰晶的地方,水汽就越稀薄,稍远处的水汽自然过来补充。所以首先遇到的就是正在向前伸展的尖角。于是各个尖角迅速加长,逐渐成为树枝状。这样慢慢地积累,这些“树枝”上又长出新的小枝杈。周而复始,就形成了我们见到的六角形雪花。

不同形状的雪花,除云层水汽情况以外,还与温度有关。多数情况下,生长出常见六角形雪花的温度是零下15摄氏度。而在接近零摄氏度时,雪花晶核的底面,在水平方向就容易扩展成六角形,而在零下 5摄氏度时,一般会形成针状的雪。温度降低到零下 5摄氏度到零下10摄氏度时,侧面上开始生成正六棱柱体,及侧面镂空的六棱柱体。

雪花为何形状各异结构精细?

4 鹅毛大雪是咋回事?雪花在下落时粘连攀附

鹅毛大雪,是人们形容雪花时最常用的字眼了。天空飘着的雪花,许多是一小朵一小朵的,偏偏中间就有一些是鹅毛般大的。这是咋回事?梁军介绍,这是雪花在下降过程中,相互粘连攀附造成的。

雪花的重量可谓轻如鸿毛,大概五千朵到一万朵雪花,才有一克的重量。一立方米新雪,数量大概有六十亿朵到八十亿朵雪花那么多。但从几千米的云层到地面,中间很可能会遇到气流风向的影响。遇到空气中有上升气流时,小雪花上升的速度比大雪花快。小雪花之间,或者与大雪花一起发生粘连,几经反复,便逐渐成为直径达几厘米的像棉花又似鹅毛的雪团。当空气中的上升气流,再也托不住这些雪花时,它们便从云层中飘落下来。这种情况下,雪花的形状就会发生更多变化,有时会呈不规则形状,有时即使都是星状雪花,也有三个枝杈、六个枝杈,甚至有十二个枝杈、十八个枝杈。

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