如果结晶缓慢发生 , 在平静的空气中和接近冰点的温度下 , 雪花通常是六角形的 。照片:泰德金斯曼/科学资源
【雪花的形成原理 雪的形成过程】 雪花有无限的形状和大小 。许多似乎是二维的艺术作品 。其他的看起来像一堆乱蓬蓬的磨损冰丝 。大多数以个体的形式出现 , 尽管有些可能以多片团块的形式落下 。它们的共同点是它们的来源:通常在离地面至少一公里(0.6 英里)的地方盘旋的云 。
在冬天 , 那里的空气可能非常冷——而且越往上走就会越冷 。要形成雪花 , 这些云需要低于冰点 。但也不会太冷 。雪花是由云中的水分形成的 。如果空气变得太冷 , 云将无法容纳足够的水使任何东西沉淀出来 。所以必须有一个平衡点 。这就是为什么大多数薄片会在零度或零度以下(0 摄氏度(32 华氏度))形成 。雪可以在较冷的环境中形成 , 但越冷 , 可用于制作雪花的水分就越少 。
事实上 , 云的空气中必须含有过饱和的水分才能形成薄片* 。*这意味着空气中的水分比通常情况下可能存在的要多 。(在过饱和期间 , 相对湿度可以达到 101% 。这意味着空气中的水分比它应该能够容纳的水分多 1% 。)
当空气中的液态水过多时 , 云会试图摆脱多余的水 。一些多余的东西会瞬间冻结成晶体 , 然后懒洋洋地蜿蜒到地上 。
或者这就是简单的答案 。细节并不是那么简单 。
单独的冷水不会形成雪花
还需要做一件事才能将云中的水分变成薄片 。科学家称它为原子核 。没有东西可以凝结 , 水滴就不会结冰 。即使气温远低于冰点 , 水滴也会保持液态——至少在它们有可以附着的固体物体之前是这样 。
通常 , 这将是花粉粒、尘埃颗粒或其他一些空气传播的碎片 。它可能是烟雾状的气溶胶或植物释放的挥发性有机化合物 。即使是汽车尾气中喷出的微小烟灰颗粒或微小金属碎片也可能成为雪花结晶的核心 。
事实上 , 当空气非常干净时 , 云的水分很难找到核心 。
在地面附近 , 任何物体都可以证明是合适的冻结区 。这就是我们在树枝、灯杆或车辆上形成
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