雪花的奧秘

細(xì)菌也能造雪嗎?

為什么在不同氣溫條件下會呈現(xiàn)形狀迥異的雪花?

世界上有沒有完全相同的兩片雪花?

誰是最早向世人揭示雪花奧秘的人?

本文講述的是鮮為人知的雪花故事。

一、雪花研究新發(fā)現(xiàn)

我們都知道云是水滴或冰晶的積聚物，云的聚集主要與結(jié)晶核的形成過程有關(guān)。大氣中存在著大量的浮質(zhì)(煙、霧等固體或液體懸浮微粒)，水分子附著在浮質(zhì)表面并不斷聚集，最終就形成了云。

關(guān)于這些各式各樣的成核物質(zhì)的作用科學(xué)家很早就已經(jīng)知道了，也清楚它們最終是如何促成了雨、雪等降水現(xiàn)象，但他們對于成核物質(zhì)的來源以及成核物質(zhì)的具體構(gòu)成卻并不十分清楚。

一項最新研究表明，諸如細(xì)菌一類的活體有機物在雨、雪的形成過程中扮演著重要角色。這項研究將有助于科學(xué)家更深入了解有機物在地球水循環(huán)中的作用，進而提升天氣預(yù)報的準(zhǔn)確度，甚至更有效地解決淡水短缺問題。

美國科學(xué)家布倫特·克里斯特納和他的同事對大氣層中的各種成核物質(zhì)進行查驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它們中大多數(shù)都具有生物特性。在所有大小在0.2毫米以上，能夠在-7℃以上的氣溫下活動的成核物質(zhì)中，60%以上都是微生物，目主要是各種細(xì)菌。克里斯特納認(rèn)為，這些大氣層中異常活躍的生物成核物質(zhì)在地球水循環(huán)(尤其是降水循環(huán))中發(fā)揮了重要作用，它們隨著雨雪降落到地面后，在其他方面也產(chǎn)生影響。

克里斯特納的科研團隊分別從南極洲、法國、美國以及加拿大采集降雪標(biāo)本，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論何處的雪花里都含有細(xì)菌，有的雪樣里85%的小顆粒都是細(xì)菌物質(zhì)。其中細(xì)菌成核物質(zhì)比重較高的前三位分別是法國、美國蒙大拿和加拿大育空。南極洲的標(biāo)本中也含有細(xì)菌成核物質(zhì)，只是含量要低得多。

雪花通常由包裹著塵埃粒子或花粉的晶體形成，在高于-10℃以上溫度的情況下，細(xì)菌成為造雪最有效的晶核，因為細(xì)菌的細(xì)胞壁是雪花形成的最理想的“腳手架”。那么天降大雪會不會讓我們感染疾病呢?你大可放心，沾一片雪花放在舌尖上是不會讓你感染沙門氏菌之類的。克里斯特納說，沒有證據(jù)表明細(xì)菌會通過這樣的途徑讓人感染疾病。

這一新發(fā)現(xiàn)改變了科學(xué)家以往的一些看法。在以往教科書中的圖表上如此表示降雪過程:水蒸發(fā)到空氣中，在地面上空移動，通過降雨或降雪重新回到地面。而如今還應(yīng)考慮加上一個新的因素:細(xì)菌也會隨之升到空中，加入到降雨降雪過程中。

最令科學(xué)家感到奇怪的是，所有雪花標(biāo)本中最為常見的細(xì)菌是丁香假單胞菌。這是一種可以影響番茄、豆類等植物的生長的細(xì)菌。正因為這個原因，丁香假單胞菌幾乎慘遭滅絕。克里斯特納指出，現(xiàn)在看來，消滅丁香假單胞菌并非一個好主意。試想，一旦這種能促成云團聚集的重要物質(zhì)被人為清除，那地球的降水過程會不會遭遇變故呢?除了擔(dān)憂之外，克里斯特納還提出了一個有趣的假設(shè):生長在干燥地域且受到丁香假單胞菌感染的植物會不會“刻意”把細(xì)菌排向大氣層，以便增加降雨的可能性?

最近幾年里，美國植物病理學(xué)家大衛(wèi)·桑德斯率領(lǐng)他的科研團隊對丁香假單胞菌進行了追蹤調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種依賴農(nóng)作物生存的微生物的分布比預(yù)想的更為廣泛，而且在天氣生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。

科學(xué)家認(rèn)為，促成降雪有可能是細(xì)菌向植物發(fā)起進攻的一種手段。細(xì)菌制造特殊蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)在高于冰點的情況下起到冰晶作用。水在非正常狀況下結(jié)冰，勢必對植物生長造成破壞，細(xì)菌因而有更多機會爭取到自身繁殖所需的營養(yǎng)物質(zhì)。

科學(xué)家相信，細(xì)菌的這一特殊本領(lǐng)令其在降水過程中發(fā)揮著不容忽視的作用。細(xì)菌在破壞植物生長的同時，自身的數(shù)量成倍增加，當(dāng)它們被卷入大氣層、變身浮質(zhì)后，更多的冰晶在相對較高的溫度下生成，最終形成降雪或降雨。由此可見，降雨也是帶動細(xì)菌分布到更廣泛區(qū)域的傳輸途徑之一。

實際上，人類已經(jīng)認(rèn)識到細(xì)菌中的蛋白質(zhì)能夠制造雪花的本領(lǐng)，并開始加以運用。在歐洲著名滑雪景區(qū)，經(jīng)營者借助加農(nóng)炮把細(xì)菌和水射入高空以實現(xiàn)人工造雪。在缺水的地區(qū)，人們把細(xì)菌作為培育云團的“種子”，實現(xiàn)人工降雨。盡管我們的肉眼并不能把單獨一個細(xì)菌看得真真切切，但這并不妨礙它發(fā)揮超強催雨功能。理論上講，一個單獨的細(xì)菌足以制造出上千個蛋白質(zhì)分子，進而形成數(shù)以千計的冰晶。

如果科學(xué)家對細(xì)菌造雪的認(rèn)識是正確的，那么這項成果對現(xiàn)實生活也有一定參考價值。例如過度放牧或砍伐導(dǎo)致地表植被遭受重創(chuàng)，有可能導(dǎo)致某些造雪細(xì)菌數(shù)量相應(yīng)減少，進而導(dǎo)致旱災(zāi)的發(fā)生。又如，由于細(xì)菌只在特定植被表面密集繁殖，那么種植相應(yīng)植被應(yīng)該可以增加降雨。

大氣物理學(xué)家納斯姆森認(rèn)為，上述研究很好地解答了細(xì)菌在降水過程中所扮演的角色問題，但他也提出了自己的疑惑:除丁香假單胞菌之外，是否還有其他類型的細(xì)菌或真菌也能以相對大的密集程度進入大氣層，進而發(fā)揮降雨降雪作用?他指出，細(xì)菌促成降雨降雪可能并非全球范圍的普遍現(xiàn)象，而只是特定時段、特定區(qū)域的個例。更深入的科學(xué)研究仍在繼續(xù)。

目前，英國科學(xué)家正嘗試飛入云層采集標(biāo)本，以對其中的細(xì)菌進行DNA分析。美國科學(xué)家則已開始對采集到的126種細(xì)菌進行DNA序列分析，希望由此追溯每一種細(xì)菌的最初發(fā)源地。這些研究在一定程度上也反映出氣候的演化。有研究認(rèn)為，一旦氣溫過高，細(xì)菌便不再繁殖。假如在很長時間內(nèi)持續(xù)高溫，那么細(xì)菌就可能死去。這種狀況無疑增加了此項研究的復(fù)雜性。

如果科學(xué)家能夠破譯介于生物圈和氣候之間的反饋機制，那么我們或許就能更精準(zhǔn)地預(yù)報天氣，并更深人了解植物病原菌和其他微生物在全球范圍流動的軌跡。

其實，我們得到的啟發(fā)還不止于此。至少我們已經(jīng)認(rèn)識到:大氣層并非印象中那樣毫無變化，它本身蘊含著復(fù)雜的生物物質(zhì)，各種生物之間存在著錯綜復(fù)雜的關(guān)聯(lián)作用，最終構(gòu)建起降水循環(huán)之類的機制，并對地球生命產(chǎn)生影響。

二、奇特的雪花

回顧雪花研究的歷史，我們不難發(fā)現(xiàn)，古往今來，雪花以其非比尋常的美麗激發(fā)著人們的好奇心。包括詩人、作家、數(shù)學(xué)家、科學(xué)家、攝影師在內(nèi)的許多人無比熱忱地投身于對雪花形態(tài)的探究中，不斷引領(lǐng)著雪花研究向?qū)I(yè)化、科學(xué)化方向延伸。資料顯示，對雪花的六邊形進行文字描述的歷史最早可追溯到古代中國。早在西漢時期(約公元前135年)，《韓詩外傳》中就指出:“凡草木花多五出，雪花獨六出。”古代文人用文學(xué)語言道出:雪花的基本形狀是六角形。

在歐洲，最早用科學(xué)方法嘗試對雪花結(jié)構(gòu)進行解析的人是大科學(xué)家約翰尼斯·開普勒。1611年，開普勒發(fā)表了一篇題為《論雪花的六角形》的短小論文。開普勒很想知道，為什么雪花總是呈現(xiàn)對稱六邊形的形態(tài)。受限于當(dāng)時的技術(shù)條件，開普勒無法用實驗手段進行探究，他只能從理論上推測，雪花的形態(tài)應(yīng)該與冰晶的形態(tài)有密切關(guān)聯(lián)。這個靈感式的猜測為日后科學(xué)探究雪花形態(tài)揭開了序幕。直到大約300年后X射線造影技術(shù)的成熟，開普勒的疑惑才真正得以解答。

第一個用文字對雪花的晶體構(gòu)造進行精確表述的人是著名哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家勒奈·笛卡爾。和開普勒一樣，他的所有觀察也僅限于肉眼的直接觀察。笛卡爾所進行的觀察非常細(xì)致，他甚至從雪花的眾多形態(tài)中，找到了極其罕有的帶帽冰棱柱和十二面體結(jié)構(gòu)。在笛卡爾的觀察筆記中，他對雪花的精美贊嘆不已:“這些雪花非常純凈無暇，非常透明，厚度大致相當(dāng)于一張厚紙，卻呈現(xiàn)出無比完美的對稱性，六條邊都筆直，六個角的度數(shù)都一致，構(gòu)造之完美即便是技藝高超的工匠也無法與之比肩。”

1665年，一位名叫羅伯特·胡克的學(xué)者出版了他的專著。書中有大量插圖，真實呈現(xiàn)出借由顯微鏡觀察到的雪花。在當(dāng)時，顯微鏡是最新的技術(shù)發(fā)明之一。此外，這本專著還首次提到了雪花在構(gòu)造上的復(fù)雜性和不規(guī)則對稱等狀況。

1931年，美國農(nóng)場主威爾遜·本特利與人合作出版了《雪花晶體》一書包括2500幅雪花圖片，從而在雪花探究領(lǐng)域嶄露頭角。在他的精心改良下，照相機與顯微鏡聯(lián)動，人類得以用照片方式記錄雪花的細(xì)部圖像。終其一生，本特利至少捕捉到5000多張冰雪晶體的圖像，人們親昵地稱他為“冰雪狂人本特利”。

1954年，日本學(xué)者中谷宇吉郎首次將雪花研究納入系統(tǒng)科學(xué)研究領(lǐng)域。中谷宇吉郎原本是核物理學(xué)家，1932年，他在日本北海道開始了對冰雪的專項研究。他把雪花比作“來自天空的信使”，并查明千差萬別的雪花的結(jié)晶形式取決于高空氣溫的高低和水蒸氣的多少。

迄今為止，科學(xué)家仍不能確切解釋為什么雪花在不同溫度條件下會呈現(xiàn)迥異的形狀，不清楚不同雪花結(jié)晶形式生成所對應(yīng)的確切溫度和濕度數(shù)值，也不能確定這些冰晶如何對全球氣候產(chǎn)生影響。這些看似簡單的問題其實很復(fù)雜，不是一兩句話可以解釋得清的。在雪花研究領(lǐng)域，還有一個問題，那就是:世界上有沒有完全相同的雪花?

如果從哲學(xué)角度思考，毫無疑問，世界上沒有完全相同的雪花，每一片雪花都是獨一無二的。這個結(jié)論是否可以進行科學(xué)論證呢?從宏觀角度來看，論證的前提是擁有充分素材。然而，即便我們只采集100萬張雪花結(jié)晶圖片，并以每秒完成一組的速度進行對比，至少也需要數(shù)十萬年時間才能完成全部對比。從微觀角度來看，還有一個現(xiàn)實問題是，既便擁有最精良的光學(xué)顯微鏡，雪花結(jié)晶的一些細(xì)節(jié)仍然是無法看到的。換言之，即便外觀上幾乎一致的雪花也可能存在分子數(shù)量上的差別。要知道，一個冰雪結(jié)晶體往往蘊含了約10億兆個水分子，它們之間的排列組合幾乎是無窮的。如果非要科學(xué)實證，那么這將注定是無解的。

三角形雪花是雪花研究的另一個未解之謎。奇特的三角形雪花是除六邊形雪花之外的大自然中最為普遍的雪花結(jié)晶形式。

拍攝了大量雪花照片的雪花研究者和愛好者都在野外自然環(huán)境中注意到了奇特的三角形雪花。事實上，關(guān)于三角形雪花的科學(xué)記載可以追溯到兩個世紀(jì)之前，但卻一直沒有人能夠解釋其形成的原因。

不過，一項新研究或者已經(jīng)解開了神秘的三角形雪花之謎。為揭開這個謎團，美國加州大學(xué)物理學(xué)教授肯尼恩·利布雷希特及其合作者在實驗室中模擬與自然降雪相似的條件以制造雪花，同時記錄下各種不同形狀的雪花晶體。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然大部分雪花都是標(biāo)準(zhǔn)六邊形的，但仍然有三角形雪花，而且出現(xiàn)的比率比預(yù)料的要大。不過，研究人員仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn)，其實一些三角形雪花晶體仍然擁有六個邊，之所以看上去是三角形，是因為它們是由三長三短的六條邊構(gòu)成的。實驗室研究中三角形雪花的大量存在說明，它們在大自然環(huán)境中也可能非常普遍。

利布雷希特指出，在雪花從天降落的過程中，微小的塵埃顆粒等雜質(zhì)會造成雪花的某個邊緣產(chǎn)生傾側(cè)，在風(fēng)的作用下，向下傾側(cè)的邊緣會生長得更快，從而形成三角形，一旦三角形開始形成，由于三角形的穩(wěn)定性，雪花在之后繼續(xù)下降的過程中，即使再遭遇顛簸碰撞，也會繼續(xù)維持這一形態(tài)，直至降落地面。

三、能找到兩片相同的雪花嗎?

在前面，提到了關(guān)于雪花的一個未解之謎:世界上有沒有完全相同的兩片雪花?關(guān)于這個問題，存在兩種不同的意見。

正方意見:真實照片揭示世界上沒有兩片雪花是相同的。

長期以來，沒有人懷疑“沒有兩片雪花是相同的”這句話，因為人們在無數(shù)雪花圖片中確實沒找到相同的兩片雪花。

不久前，美國郵政總局發(fā)行了一套印有雪花圖片的郵票，這些圖片上的雪花是肯尼恩·利布雷希特教授多年在野外觀察拍攝的。這些真實的照片揭示，世上沒有兩片完全一樣的雪花。利布雷希特多年來一直在研究雪花，觀察呈現(xiàn)不同形態(tài)的結(jié)晶體的生長情況，研究雪花形成之謎。他說:“我想了解晶體生長的動力學(xué)原理，并一直分析到它們的分子水平。”他認(rèn)為這是—個非常復(fù)雜非常有趣的研究課題。

雪花的成分主要是冰，一個或一個以上冰的單晶體結(jié)合在一起就形成了雪花。單片雪花結(jié)構(gòu)之復(fù)雜多樣十分。正如有人所說，冰晶的組合為雪花的方式有著無窮無盡的可能性。

2001年，利布雷希特開始拍攝自然界中的雪花圖片。他說，最奇特美麗的雪花并非哪里都有，“在阿拉斯加中部的費爾班克斯有時可拍攝到一些不同尋常的雪花晶體，因為那里的氣候特別寒冷。而在較為溫暖的紐約州及鄰近地區(qū)的雪花晶體則比較普通。”為此，他經(jīng)常到寒冷的北方地區(qū)去等待降雪。近年來，利布雷希特開始在實驗室里制造雪花，拍攝雪花的顯微照片，以研究雪花的基本物理特性。

雪花的成分主要是冰，冰是晶瑩剔透的，因此要想顯示雪花的美麗，在拍攝時就需要用不同顏色的燈光照射，令不同結(jié)構(gòu)的雪花晶體像棱鏡那樣折射光線，從而獲得美麗的雪花圖片。拍攝雪花時動作迅速也很關(guān)鍵，利布雷希特總是用畫筆將選中的雪花迅速帶到簡易工作室中進行拍攝，因為他知道，一旦雪花降落地面，晶體就會停止生長，幾分鐘內(nèi)雪花就會失去其獨特的形狀，同時也就失去了它們攝人心魄的魅力。

利布雷希特認(rèn)為，在我們看到的千奇百怪的雪花圖片中，確實沒有兩片雪花是相同的。那么在大自然中的雪花難道也都是互不相同的嗎?利布雷希特說，“答案基本上是肯定的，因為構(gòu)成雪花復(fù)雜結(jié)構(gòu)的可能性多得不可勝數(shù)，大多數(shù)雪花晶體之間有著非常明顯的差異，當(dāng)然也有許多雪花晶體十分相似，比如我們在實驗室里制造出來的雪花通常就很簡單，大多是六邊形的，它們看起來就很相似。”

當(dāng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的冰晶從幾千米的高空往下飄落時，最初只是一些微塵，它們在云層中顛簸翻滾而下，一路收集著水分子，并在不斷變化的大氣條件下凝聚成雪花晶體，形成千變?nèi)f化、各不相同的片片雪花。

反方意見:不排除有兩片雪花是相同的可能性。

“沒有兩片雪花是完全相同的”是一句流傳久遠(yuǎn)的諺語，但最近有研究認(rèn)為這種說法可能不太靠得住，至少對于較小的晶體來說，不排除會有兩片雪花是相同的可能性。

每年降落地球的雪花有多少?據(jù)物理學(xué)家喬恩·尼爾森估計，“1”后面加上15個“0”，即1千萬億立方米，這些雪花的總重量也是約1千萬億千克。一個典型的雪花晶體的重量大約為百萬分之一克，這意味著每立方米雪中含有超過10億個雪花晶體。據(jù)粗略估計，每年降到地球上的雪花晶體數(shù)量約為“1”后面加上24個“0”。

每朵雪花晶體的形狀在很大程度上取決于其在向地面飄落過程中溫度、濕度的細(xì)微變化，雪花豐富多樣的形狀由此產(chǎn)生。尼爾森認(rèn)為，盡管對于較大的雪花來說，“沒有兩片雪花是相同的”這一說法可能是正確的，但對于那些在飄落中途“夭折”的、沒有機會完全成長的較小雪花晶體來說，也許就是錯的。

尼爾森說，“兩片雪花相同的可能性有多大?如果這相同的定義是指我們無法在顯微鏡下分辨出兩朵雪花的區(qū)別，或者說，這種比較括那些很難生長發(fā)展到棱柱形狀的最小的雪花晶體，那么這種可能性還是相當(dāng)大的。”尼爾森補充說，“當(dāng)然，如果你能找到兩片相同的雪花，那你的運氣實在是太好了，因為即使只對100萬個雪花晶體所有可能的配對方式進行比較，而且以每秒—對的速度，也就是說以非常快的速度進行，你仍然需要大約十萬年的時間才能完成。”

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你所不知道的關(guān)于雪的20件事

1 雪花是一種礦物，就像鉆石和鹽一樣。

2 老師也許對你說過，大多數(shù)雪花與孩子們用縐紙折疊剪出的裝飾花邊不同。錯了!大多數(shù)雪花都是黏在一起的完美對稱的晶體。

3 許多雪花晶體在它們形成之初幾乎都是一模一樣的，還有一些完全形成的雪花也非常相似。

4 一片雪花晶體的寬度可能是其厚寬的50倍，因此實驗室里制造的雪花晶體寬度可超過5厘米，但其厚度通常卻比一張紙還要薄得多。

5 每片雪花晶體的中心部分都裹有一小粒塵埃，從火山灰到外層空間的微塵或其他任何微粒，都有可能成為雪花晶體的內(nèi)核。

6 雪花晶體圍繞塵埃微粒生長，其形狀變化受到濕度、溫度和風(fēng)等自然因素的影響，其獨特而復(fù)雜的圖案記錄了雪花從空中飄落到地面的情況。

7 新降落地面的雪一般含有90%至95%的空氣，因此雪是良好的保溫絕緣體。

8 帶著電閃雷鳴的大風(fēng)雪是很罕見的自然現(xiàn)象。一些科學(xué)家認(rèn)為，所有的降雪都會產(chǎn)生閃電，只是我們看不到罷了。云中的冰晶互相碰撞產(chǎn)生電。

9 根據(jù)吉尼斯世界紀(jì)錄，有史以來最大的雪花于1887年降落在美國蒙大拿州基奧堡，寬達(dá)38厘米。

10 眾所周知，雪花是白的，但偶爾也有天降紅雪、黃雪或黑雪的報道，這可能是降雪受到花粉、風(fēng)載粉塵、火山灰或煙塵的污染。

11 紅雪，因其紅潤的色澤，并帶有西瓜的清香，而被稱為“西瓜雪”，因冰晶中含有有色藻類而形成。紅雪的味道雖然不錯，但有可能引起腹瀉。

12 由于人們對滑雪的熱情日益高漲，以及雪上汽車越來越多，雪崩災(zāi)害也急劇上升。在美國，在過去10年里，約有270人因此而死于非命。

13 喊聲或其他較大的聲音其實并不會觸發(fā)雪崩，所以不用小心翼翼不敢大聲說話。

14 美國白雪覆蓋最多的地方是阿拉斯加的瓦爾迪茲，每年平均降雪量為828厘米。

15 兩極地區(qū)降雪并不多，大多數(shù)的暴風(fēng)雪都是風(fēng)刮起地面多年積雪而形成的。

16 南極洲堅硬平滑的雪地反射聲波的效率令人難以置信，有研究人員稱在其上可聽到1000米遠(yuǎn)的人的說話聲。

17 盡管關(guān)于因紐特人有幾百個詞來表達(dá)雪的說法不可信，但許多語言學(xué)家指出，因紐特人的確用許多方言來表達(dá)“雪”一詞，就像歐洲人用各種語言來表達(dá)“愛”一樣。

18 最早的雪花研究者愛好者本特利于1931年將照相機和顯微鏡結(jié)合在一起，拍攝下了雪花晶體照片。他在捕捉拍攝了5000幅令人驚嘆不已的雪花晶體照片之后不幸死于肺炎。

19 常年生活在北極冰雪環(huán)境中的人有可能產(chǎn)生一些令人難以理解的歇斯底里癥狀，如言語模仿癥，即不自覺地重復(fù)別人剛剛說過的詞或短語，或在雪地里裸奔。

20 根據(jù)“雪球地球”理論，約6億年前地球完全被冰雪覆蓋，一些人認(rèn)為，在這樣的“冰雪仙境”中沒有任何復(fù)雜生命能夠幸存下來。

最早揭示雪花內(nèi)部結(jié)構(gòu)之謎的人

每當(dāng)大雪飄飛的時候，孩子們就會從大人那里了解到一個讓他們驚訝并令他們終生難忘的事實，他們還會將它傳給他們自己的孩子，就像喬治·華盛頓砍倒櫻桃樹之后勇敢承認(rèn)錯誤的故事一樣，世世代代地相傳下去。這個大自然中的事實就是:沒有兩片雪花是一模一樣的。

不妨回想一下你在四五歲時的情景。在漫天飛雪中，你或伸出雙手，或伸出舌頭，接住盡可能多的向下飄飛的雪花。無數(shù)羽絨般雪白輕柔的冰冷雪花紛紛揚揚，從天而降，就像擁有真正的生命一樣。盡管在你的眼里，它們都是一模一樣的，但事實上它們是如此的不同，永不重復(fù)，難分彼此。有人，也許是你的幼兒園老師，會向你展開一本小小的畫冊，讓你看到，美麗的雪花真的沒有一片是相同的。那么讓我們知道這一事實并最早揭開雪花隱藏其中秘密的人是誰呢?他就是威爾遜·本特利，19世紀(jì)80年代初，美國佛蒙特州的一位普通農(nóng)民兼業(yè)余攝影師，正是此人首次為我們揭開了雪花不為人所知的內(nèi)在結(jié)構(gòu)之謎。

三年前，美國史密森尼安博物館的檔案保管員發(fā)現(xiàn)了一個儲物箱，里面放有一些金屬照相凹版，內(nèi)容有1899年哈里曼阿拉斯加探險的情景，有1851年出版的美國自然史讀物。除此之外，還有數(shù)百片玻璃照相底板，舉起來對著光線看，是一些清晰的六邊形晶體圖案，每一個底板上的圖案都是獨一無二的，當(dāng)時人們并不清楚它們究竟是什么。

一年多以后，博物館的檔案保管員邁克·霍斯利偶爾發(fā)現(xiàn)了一批印刷出來的攝影圖片，描繪的都是雪花圖案，并注明攝影者為“w·本特利”，霍斯利立刻聯(lián)想到了那些神秘的玻璃照相底板。就這樣，照片與底片對上號了。人們發(fā)現(xiàn)，雪花研究愛好者威爾遜·本特利，原來是一位非常有趣的人物。

本特利出生于1865年，他一生的大部分時間都在佛蒙特州的鄉(xiāng)間務(wù)農(nóng)，要不是他喜歡擺弄相機，他的一生很可能就會這樣平淡無奇地度過。然而，本特利天生好奇，自學(xué)鉆研，加上一點古怪的追求，使他走上了一條獨特的科學(xué)探索之路。

對于佛蒙特州的農(nóng)民來說，莊稼生長季節(jié)短，寒冷的冬天卻很漫長。1885年，年僅19歲的本特利利用農(nóng)閑季節(jié)，將顯微鏡與照相機結(jié)合在一起，設(shè)計了一種新的機械裝置，使用那種曾記錄過美國南北戰(zhàn)爭戰(zhàn)場實況的感光玻璃板，拍攝下了許多單片雪花的高清晰“肖像”。

正如有人曾使用這種相機澄清了以前被人誤解的奔馬的力學(xué)問題一樣，本特利也利用這種相機捕捉到了脆弱而稍縱即逝的微小雪花不為人知的真相。

將極其微小的雪花晶體一個個分離出來，本身就是一個非常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，在一大團雪花中，可能含有200片雪花，而要讓雪花保持冰凍的晶體形態(tài)，以拍攝下它原封未動的真實面貌，就得帶上笨重的照相器材，到野外去實地工作。這項工作非常辛苦，但本特利心甘情愿，因為這是他的追求。多年來他拍攝下了數(shù)以千計的雪花晶體照片，不為獲得任何經(jīng)濟上的利益，只為體驗發(fā)現(xiàn)的快樂。他的鄰居們給他起了個綽號，稱他為“雪花”，本特利則稱他的照片是“上帝奇妙計劃”的證據(jù)，并將變化無窮的雪花晶體稱為“美的奇跡”。

1904年，本特利帶著近20年拍攝積累下來的雪花照片，以及描述發(fā)現(xiàn)和拍攝雪花方法的手稿，來到美國史密森尼安博物館，卻被當(dāng)時地質(zhì)博物館館長喬治·美林斥之為“無科學(xué)根據(jù)”。本特利用一生心血記錄下的雪花寫真，卻得不到認(rèn)同，這件事對他來說是“一個恥辱”。為此，他將許多照片底板以每片5美分的價格賣給了一些學(xué)校。他從沒有申請版權(quán)保護自己的作品。

1931年，本特利與氣象學(xué)家威廉·漢弗萊斯合作出版了一本名為《雪花晶體》的書，其中包括了2500幅雪花圖片。本特利用他的一生，為世人揭示了每一個白色圣誕飄閃在天地間的秘密。同年12月23日，本特利在他的農(nóng)場里悄然逝去，天氣預(yù)報稱當(dāng)天有雪。

雪花形狀與結(jié)構(gòu)一覽

在大雪飄飛的日子里，如果你仔細(xì)觀察從天而降的片片雪花，就可以看到雪花不同的晶體形狀，千姿百態(tài)，難以勝數(shù)。以下是一些或常見或獨特的雪花類型，我們可以從中一窺雪花的獨特風(fēng)采。