冬日裏,遇上雪花,我們總有一種説不出的愛意,愛它潔白無瑕,愛雪花飄飄…那麼,你是否注意到了雪花的形狀?就雪花的形狀而言,許多人可能會脱口而出“六角”,那麼實際情況是這樣嗎?
為了瞭解雪花的形狀,我們不得不提到歷史上第一個拍攝雪花的人 Wilson Bentley,他生於1865年美國佛蒙特州的一個農場,從小就被雪花迷住,在19歲之前就開始記錄雪花,拍攝的雪花數量超過了5000朵,而且形狀沒有任何重複,可謂當之無愧的“愛花人”。
雪的形狀與雲中的温度和濕度密切相關。為了瞭解温度和濕度是如何影響雪花形狀的,我們不得不提到日本的一位物理學家 Ukichiro Nakaya,他早在20世紀30年代就通過實驗室培育雪花,發現了不同雪花形成的規律,並繪製出雪花形態圖。
如圖所示,在任意給定的温度和飽和水平條件下,形成雪的主要類型。在-15℃左右的狹小温度範圍內,最大最上鏡的六瓣星狀雪花只能生長,而針葉和柱狀雪花則通常生長在-6℃左右的雲中。在濕度較高的雲層中,會長出細密的枝狀雪花晶體,濕度較低時,容易形成簡單的板狀或柱狀晶體。
雖然研究者們一直在研究預測雪花晶體形狀的理論方程式,但是我們仍然不知道具體形狀形成背後的精確變量。多年以來,雪花晶體可分類的種類不斷增加,20世紀30年代的早期研究將其劃分為21個不同的基於形狀的類別;20世紀50年代,這一類別增至42個類別,在20世紀60年代增至80個類別,2013年增至驚人的121個類別。
簡而言之,每片雪花都是不一樣的。當雪開始形成時,你可能會發現一些非常相似的雪,但是當雪完全成形後,每一片雪的結構都不一樣,雖然有些只是非常細微的角度不同。
1902年Wilson Bentley拍攝的雪花形狀
温度和飽和水平對雪花類型的影響。丁茜 製圖
蕨類狀雪花(本組圖片由阿列克謝·卡爾加托夫拍攝)
柱狀雪花
彩虹雪花
六角板雪花
兩朵雪花碰撞而成的十二瓣雪花(其中一片對另一片進行了30°旋轉)
極其罕見的三角雪花
像花瓣一樣的雪花
像鑽石一樣閃亮的霜晶狀雪花