雪花：讓冬天變得更有趣

羅曼

2018年12月初，西安、鄭州、太原、石家莊、浙江、江蘇等地紛紛迎來了2018年第一場雪。雪花從天空中紛紛揚揚地飛舞著飄落下來，看著夢幻般的雪景，是不是有股莫名的驚喜與激動呢？

有些同學可能會認為雪花是寒冷的環境下凍結的雨生成的，但事實上真是如此嗎？在看到或者想到雪花時，同學們頭腦中都會冒出一個美麗的六角形。雪花只有這一種形狀嗎？當然不是。雪花有著千形萬狀。那各種形態的雪是如何誕生的呢？這個冬天，讓我們一起探究雪花的秘密。

Part1 大自然的魔法：雪在云層中一步步成長

天氣系統是一個龐大的家族，在這其中有一對夫妻：冷空氣和暖濕氣流，是影響我國主要的天氣系統。冷空氣的娘家在遙遠的北極，暖濕氣流的老家在南方靠近赤道的熱帶洋面上，它們根據“心情”的變化控制著天氣的發生，不同的“心情”會產生不一樣的天氣。

冷空氣主要控制北方的春、秋、冬三季，暖濕氣流主要控制南方的春、夏、秋三季。到了季節轉換的時候，冷、暖氣團就非常容易動怒，時不時就喜歡干一場架，揮的拳就是風，出的汗就是雨。暖濕氣流贏了，就是大夏天，暑熱難耐;冷空氣強大，就到了大冬天，寒冷無比。而冷、暖氣團也喜歡打冷戰，一旦冷空氣在北方待著不南下，暖濕氣流在南方玩著不回家，我國的中東部地區就容易出現霧霾天氣。可以說，影響我國的各種天氣都是這兩位的“產物”。而雪，就是冷空氣和暖濕氣流在冬天里的“孩子”。

1.雪花形成的要素

雪是由大量白色不透明的冰晶和其聚合物組成的固太降水。那么，降雪需要什么氣象條件呢？首先當然是形成要素了，主要有丙個：一個是冰晶核，一個是水蒸氣。

同學們都知道，越往高處走就會越冷。當地表溫度由于太陽熱而上升，產生上升的氣流，地表附近大量的水蒸所（潮濕的空氣）上升并被冷卻。而到了高空中，隨著去層中的溫度降到冰點以下時，多余的水分就會形成水滴。另一方面，在空氣中也飄浮著通過海水的浪花干燥后形成的鹽等細小粒和火山噴發等帶來的懸浮微粒子。小冰晶通過捕獲周圍的水蒸氣會逐漸成長。此時，氣體中的水蒸氣直接升華，結成冰晶形狀的冰末，也就是所謂的冰晶核。冷空氣的到來能加速這個過程，從而使這些冰晶核累積的速度加快。而當冰晶核成長到不能通過上升氣流來支撐其重量日寸，這些冰晶核將在低溫的空中開始融化成雪，飄落地面。

2.關鍵因素——溫度

當然，上述只是形成要素，雪能否被大家看見還有個關鍵因素——溫度。更確切地說，是0℃氣溫層的高度。

上面說到，越往高處走就會越冷。同理，越往下降落，下層空氣就越暖和，冰晶粒在掉落過程中也就融化得越快。同學們可以這么理解，冷空氣、暖濕氣流夫妻倆的孩子冰晶已經在高空中生成了。但是呢，它還需要長大，在長大的過程中會經歷一次畢業考試，來決定它以什么形式來與大家見面，而考試的內容就是近地面冷還是不冷。一般來說，0℃氣溫層在300米以下，冰晶就還是會以純雪的相態和大家見面;要是介于300～600米之間，則會出現雨夾雪;要是高于600米，則可能就是冷冷的冰雨在你臉上胡亂地拍了?？傊胍吹窖┗w舞，0℃氣溫層就得盡量貼近地面。

知識鏈接

下雨還足下雪、

明天可能會下雪！ 同學們有沒有這樣的經歷，明明期待著下雪，結果卻是下雨？當云層中已經生成的冰晶落下時，在落到地面前，它會變成雪，之后會融化變成雨水，也有可能會變成雪和雨的混合物。這種情況取決于濕度和地面溫度的條件。

Part2 出現的時間與頻率因地域不同而有別

1.時間差異

每年從10月開始，隨著氣溫不斷下降，我國從北至南大部地區的降水相態也會逐漸由雨轉換到雪。最早的是新疆、青海，在10月中旬就能出現第一場雪;其次是東北三省，常年在10月下旬就能見到雪花;接著，11月我國北方大部地區都開始飄雪;長江中下游地區通常在12月迎來初雪。華南地區本身出現降雪的概率就不太高，一旦出現，時間就要更晚一些，多集中在1月下半月。

2.地域差異

北方經常下雪，人們見怪不怪，不稀奇;南方的雪很稀有，能見到一次雪，人們驚喜連連;夾在中間的人們看到下的是雨夾雪，一到地上就融化，好失落。這是因為我國幅員遼闊，受地形和海陸差異的影響，在相同的季節里，南方和北方的氣候、氣壓等環境也不一樣。有的城市是熱帶季風氣候，所以常年不飄雪;而有的地區屬寒溫帶大陸性季風氣候，每年早早地便迎來了降雪天氣;也有的地區因為地勢較高的緣故，氣溫會比較低，降雪也會比較早。

值得注意的是，南方地區降雪不下則已，一下則不小。這還得從雪形成的重要條件——水汽說起。通常，冬季暖濕空氣的北界就是長江中下游一帶地區，北方的水汽條件不如南方好，北方有些地區看起來雪很深，但往往是靠一點一點降雪日積月累而成的。而南方不缺濕暖氣流，因此通常一下雪就下得很大，20毫米降雪在南方就是“小目標”。其次，我國南北方雪的區別主要在于含水量，如果不考慮雪降到地面融化的過程，積雪深度與降水量的關系大概為10：1。比如，某地有10毫米積雪，當地實際降水量其實只有1毫米。在北方，通常雪花很大，但含水量其實并不高;南方通常是濕雪，形態不大，但含水量大，積雪是“壓實”的狀態。因此，在南方，10厘米的積雪轉化為降水量，可能超過10毫米呢！

Part3 雪花形態千姿百態

當水蒸氣與冰晶結合并生長時，水分子較容易結合成一種規則的形狀，即雪晶。雖然基本形狀是六角形，但伴隨溫度和水蒸氣量等條件，結合出的形式也會隨之發生變化。因此，當云層中的條件改變時，晶體的形狀會發生各種變化。

雪晶是六角形的原因

水分子通過將兩個氫原子以約104°的角度連接到一個氧原子上而形成。在液態下，分子僅松散地彼此結合。但隨著溫度降低，由于分子之間發生氫合作用而變成頂點具有氧原子的六角形。這是雪晶的基本類型。

六角形冰晶取決于生長時的環境溫度，如果生長時的環境溫度為0～-3℃，冰晶則會形成正方形板（沿橫向生長），并且成為-3～10℃的正方形板形狀。而且，此時的晶體生長成各種形狀，取決于此時水蒸氣的量。當然，也會發生例外的情況。例如，如果周圍溫度沒有變化且水蒸氣豐富的話，則基本六角形會變成較厚的板狀的晶體，以方形板、扇形和樹枝狀的方向生長。 一般而言，星狀雪花水汽供應最足，常在靠近海面附近的地區出現，柱狀和片狀則水汽略顯不足，在北方看到的鵝毛大雪就大多是這類形狀的雪花。

Part4 欣賞一下雪晶的樣子

同學們已經知道，雪晶的形態基于一定的溫度和濕度而產生各種形態。但是，結晶在生長的過程中，由于條件發生了變化，雪晶能夠持續生成并組合一起。

四花

結晶基石是六棱柱，但在結晶生長中發生斷層分離，形成了二花、三花、四

帶有雪粒的角板狀

不僅只有水蒸氣，周圍的水滴都粘在一起形成結是的狀態

組合炮彈

2-4個炮彈型結晶取各自一角，與其他炮彈結晶組合起來

扇開組成的六花形

首先，從中央矩天板生長，然后在每個角落生在-10-22℃的溫度范圍內。不僅只是相同的一個角向表面延伸那么簡單，它會根據環境的不同而變化 。

十二朵水晶

當基本形式的六花枝狀晶體落下時，形狀像十二朵花、十八朵花、二十四朵花等水晶也可能落下。兩者都是6的倍數，像六花重疊的晶體一樣增長