為什么是雪“花”

張超

如果下雪時仔細觀察，便會覺出每場雪的感覺并不都一樣。比如有時天上靜靜飄落下鵝毛般的“雪團”，落在地上蓬松如棉絮；也有的時候天上細雪紛飛，細看是一個個小雪花獨自在空中飄舞；還有的時候雪如粉塵，細細落在身上都是小白點，地上也如粉筆末般鋪滿一層。下雨只有一種，而下雪卻是千變萬化。探尋其中的原因，還要從微觀的角度去理解：不同的環境形成不同的雪花，降雪的模樣也便不盡相同。

天寒地凍長雪花

李白曾寫道：“燕山雪花大如席，片片吹落軒轅臺。”這如席子般的雪其實并非雪花，而是雪片。一團雪片由少則幾枚，多則上百枚的雪花組成，俗稱為“鵝毛雪”。這些雪花的形態呈細六瓣，有時還有復雜的分支，每一個花瓣看起來如同樹枝，這使得這些雪花能夠相互勾連，粘連在一起。鵝毛雪的形成對環境要求頗高，一般來說在溫度濕度都較高時容易出現。比如在立春日前后，新疆伊犁河谷就下過巴掌大小的鵝毛雪。

雪花的形態主要依賴于生長環境的溫度和濕度。比如在極冷的環境中，容易形成六棱柱狀的雪花，往往被人們叫作鉆石塵。-15 ℃左右是6瓣雪花形成的主要環境，在-5 ℃左右則會出現針形雪花以及六邊形雪花。而不同的濕度影響了雪花的具體形狀。比如同在-15 ℃環境中，濕度較低的時候形成寬瓣6瓣雪花，而在濕度較高時形成細6瓣雪花。如果濕度更大，水汽更充沛，就會形成擁有復雜分支的大雪花。最大的雪花能有多大呢？在歷史記錄中，曾記載過直徑30厘米的雪花，不過并沒有留下照片證據。

雪花的游記

如今世界上有一些實驗室可以人工制作雪花，只要改變溫度和濕度，不同的雪花就會凝結出來。不過即便實驗室再好，做出的雪花也遠不如自然界中的那般復雜。為什么呢？雪花不會在一個固定的環境形成，隨著雪花的上下翻飛，生長環境不斷發生變化。比如一個本來是六邊形的雪花，來到一個濕度高、溫度高的環境中，就會在原基礎上長出細細樹枝般的結構；若是再來到一個濕度較低的環境中，就會在每個分支頂端再長出一個六邊形的裝飾物，這樣一枚復雜的雪花才真正完成。如果一個雪花小時候在低溫或干燥的環境下生長，就會長成棱柱形。如果它再到相對高溫的地方旅游一番，就會形成“線軸”的形狀。

然而對于一片雪花來說，這僅僅是描述它旅途的一個梗概，更多的故事細節還遠遠沒有描述出來。雪花的形態千變萬化，而在顯微鏡下，雪花更加神奇之處在于其內部的紋路和結構：同心紋路、輻射紋路、可愛的小氣泡、花邊結構、凍滴、卷邊……各種特征讓每一片雪花都變得如此不同。就拿凍雪花來舉例子，它是雪花下落中粘上的小冰粒，看上去像是給雪花鑲上了一層珍珠。冰粒的加盟使雪花變得很重，因而下落時速度會變快，而且相互之間沒有粘連，這時就會形成前面所說的那種形如砂糖的雪。

看我七十二變

人們總說，雪花是六出飛花，6瓣是雪花統一的特征。實際上呢？不是6瓣的雪花種類也不少。在歷史記錄中，人們通過手繪記錄下12瓣、18瓣甚至24瓣的雪花。它們到底是如何形成的，現在學術上仍有很多不同觀點。其中一種觀點認為，雙核冰晶可能是形成多瓣雪花的原因。這種雙核冰晶具有“工”字形的雙層結構，因為電磁力的影響，上下兩層角度有一定的交錯，當它們繼續生長就形成了12瓣雪花。

除了12瓣雪花之外，3瓣雪花是比較神奇的一種了。3瓣雪花并非是6瓣雪花折損而成，而是天生的三角形，或者三葉草形。這類雪花的形成主要是由于最初的冰晶有一定破缺，當它繼續生長時，受到重力影響，6個角不再受到相同的待遇，最后長成了三角形的模樣。如果它們進一步生長，就會形成三葉草形。到此有人會問，雪花都有可能出現幾瓣的呢？到目前發現的雪花中，有左右對稱的2瓣和4瓣；輻射對稱的3瓣、6瓣、12瓣、18瓣等。它們或是雙數，或與6相關，這是因為用于搭建雪花的磚瓦——水分子擁有統一的“形態”，它們聚集而成的晶體也具有類似的形態。這種宏觀和微觀形態的類似，就是所謂的“分形”。如果用通俗的話說，就是萬變不離其宗。