“冬之精靈”雪的微觀世界

張超

雪被譽為“冬之精靈”。它在微觀世界的繁華與綺麗之美，委實令世人驚嘆！伴隨著近代微觀攝影技術的出現(xiàn)，雪的絕世芳華逐漸展露在我們眼前。

每一場雪都是“唯一”

如果下雪時仔細觀察，便會發(fā)現(xiàn)每場雪給人的感覺并不都一樣。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;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，而后落下;還有的時候，雪如粉塵，細細落在身上都是小白點，地上也如粉筆末一般鋪滿一層;也有的時候，雪如砂糖，落下來噼噼啪啪，小雪球落在地上就彈跳開來，打在衣服上則沙沙作響;有的時候，雪如冰晶，在路燈下閃閃發(fā)光猶如鉆石塵……下雨只有一種，而下雪卻是千變?nèi)f化。這種變化的原因，還要從微觀的角度去理解：不同的環(huán)境形成不同的雪花，降雪的模樣也便不盡相同。

雪花形態(tài)誰做主

雪花的形態(tài)主要依賴于生長環(huán)境的溫度和濕度，如在極冷的環(huán)境中容易形成六棱柱狀的雪花，往往被人們叫作“鉆石塵”;零下15攝氏度左右是六瓣雪花形成的主要環(huán)境;零下5攝氏度左右會出現(xiàn)針形雪花以及六邊形雪花。

不同的濕度則影響了雪花的具體形狀，比如同在零下15攝氏度的環(huán)境中，濕度較低的時候會形成寬瓣六瓣雪花，而在濕度較高時形成細六瓣雪花，如果濕度更大，水汽更充沛，就會形成擁有復雜分枝的大雪花。

如今世界上有些實驗室可人工制作雪花，只要改變溫度和濕度，不同的雪花就會凝結(jié)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復雜。為什么呢？雪花不會在一個固定的環(huán)境下形成，隨著雪花的上下翻飛，所處環(huán)境不斷發(fā)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(huán)境下，就會在原基礎上長出細細樹枝般的結(jié)構，若是再來到一個濕度較低的環(huán)境下，就會在每個分枝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。

然而，對于一片雪花來說，這樣描述僅僅是對它旅途描繪的一個梗概，更多的故事細節(jié)還遠遠沒有描述出來。雪花的形態(tài)千變?nèi)f化，而在顯微鏡下，雪花更神奇之處在于其內(nèi)部的紋路和結(jié)構。同心紋路、輻射紋路、可愛的小氣泡、花邊結(jié)構、凍滴、卷邊……各種特征讓每一片雪花都變得如此不同。

話說“鵝毛雪”

李白說，燕山雪花大如席，片片吹落軒轅臺。這如席子的雪其實并非雪花，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”。這些雪花形態(tài)成細六瓣，有時還有復雜的分枝，每一個瓣看起來如同樹枝狀，這使得雪花之間能夠相互勾連在一起。鵝毛雪的形成對環(huán)境要求頗高，一般來說，在溫度濕度都較高時容易出現(xiàn)。

雪花有多“花”

人們總說，雪花是“六出飛花”，六瓣是雪花統(tǒng)一的特征。實際上呢？不是六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(xiàn)在學術界仍有很多不同的觀點。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(jié)構，因為電磁力的影響，上下兩層角度有一定交錯，當它們繼續(xù)生長，就形成了12瓣雪花。

除了12瓣之外，三瓣雪花是比較神奇的一種了。三瓣雪花并非是六瓣雪花折損而成，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(xù)生長時，受到重力影響，六個角不再受到相同的待遇，最后便會長成三角形的模樣，如果進一步生長，就會形成三葉草形。

到此，有人會問，雪花都有可能出現(xiàn)幾瓣的呢？到目前發(fā)現(xiàn)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(shù)，或與6相關，這是因為用于搭建雪花的磚瓦—水分子擁有統(tǒng)一的“形態(tài)”，它們聚集而成的晶體也具有類似的形態(tài)，這種宏觀和微觀形態(tài)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。

凍滴

凍滴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。由于冰粒的加盟，雪花變得很重，因而下落速度很快，而且相互之間沒有粘連，這就是我們常說的那種形如砂糖的雪。

雪花就好像來自云端的使者，它能夠把云中的信息帶給我們。對于每一場雪來說，大氣濕度和溫度不一樣，形成的雪花形態(tài)也是千差萬別的。因此，每一場雪都能為觀雪愛好者帶來新的驚喜噢。