顯微鏡下的雪花

上世紀初，對冰雪做過專項研究的日本物理學家中谷宇吉郎博士曾把雪比做“來自天空的信使”，並查明千差萬別的雪的結晶形式取決於高空氣溫高低和水蒸氣的多少。如今，北海道大學低溫研究所的古川義純副教授作為中谷博士的後繼者，在雪的結晶形狀方面正在深入開展研究。
     雪花不會自己憑空產生，它必須依託同溫層以下空氣中一顆顆肉眼看不到的微塵粒子做晶核，水蒸氣的水分子在冷空氣作用下圍著它一層又一層地凝結，晶核就從中央向外長大。形成一顆雪晶體大約要用5分鐘時間，在這段時間裏，造雪環境中的氣流始終升降浮沉，動蕩不定，但水蒸氣必須保持等量作用於晶核的周邊。空中雲層的厚度、溼度、溫度對雪花的形態有極大的影響，星形雪花的形成要求較大的溼度，而溼度較小的雲層易於形成片狀、粉末狀雪花。其實雪花的個體是極其微小的，直徑在0.5-3mm之間，5000顆雪花放在精密天平上才不過1克，在顯微鏡下觀察非常美麗。普通水的水質取決於重水含量，含量高水質差，相反水質較好，通常情況下7千克水含有1克重水，而7千克雪水只含0.25克重水，可見雪水生化性能要好得多。雪水豐足，開春麥田就長得好。春耕浸泡種子時，重水比例大發芽率低，如果用雪水浸溼種子就如魚得水了。
     雲層是雪花孕育的地方，雪花產生於雲層中的這些小晶核，晶核生長的形狀有三種趨勢：長而細的六棱柱形晶柱、兩頭尖尖有如一根針的晶針和很薄的六邊形晶片。如果它們周圍的水氣濃度較低，冰晶的增長就很慢，而且各邊均勻增長；如果周圍水氣濃度較大，那麼增長過程中不僅體積會增大，形狀也會改變，最常見的就是天空中飄落的六邊形雪花。為什麼都傾向於六邊形呢？原來冰晶增長時要消耗附近的水氣，所以，越靠近冰晶的地方水氣越稀薄，稍遠處的水氣自然過來補充，它們首先遇到的就是正在向前伸展的尖角，於是，各個尖角迅速加長，逐漸成為樹枝狀。同樣原因，這些“樹枝”上又長出新小枝杈，周而復始就形成了我們所見到的六邊形雪花。形成雪花之前的冰晶受周圍環境的影響，位於底面上的正六邊形和側面長方體的晶體生長速度出現差異，形狀也相應發生變化，比如氣溫會給結晶的表面帶來微妙變化，接近0°C度時底面水準擴展成六邊形，-5°C時形成針狀，降到-5~-10°C時側面上開始生成正六棱柱體及側面鏤空的六棱柱體，-15°C時形成樹枝狀，在降至-10~-21°C時，正六邊形又開始擴展，繼而再生成六棱柱體。
     周圍水蒸氣含量較少時，生成過程也較慢，而且不易出現複雜形狀。相反，?魵夂?吭酱螅??伤俣仍娇煨螤钜苍窖}雜。被人們稱做“雪花”的樹枝狀雪晶往往生成於-15°C左右、含有大量水蒸氣的環境中。儘管晶體的形成速度取決於溫度及水蒸氣濃度，但空氣中的其他氣體也會影響它的形成。實驗表明，在只有水蒸氣的真空空間裏形成的冰晶幾乎都有單三棱柱體，而在天空中形成的晶體則呈現針狀和六棱柱形狀。經過計算機計算可以再現冰晶向六個方向延伸的形狀，而中途分*，呈現樹枝狀的原因卻始終無法解釋，如照片所示，美妙無比的點對稱的分枝方式，其產生機理，至今仍是一個難解之謎。

0123907395

初中化学课本也有,全都是六角型的...

真的好美~

belphegor

原来雪花的形状是这样的，我现在才知道。

很美。。。

Harry7Kewell

呀...雪原来是这样了...美极了...!

ailee79

小学时就已经知道雪花是六角状的，只是那时从书里看到的都事黑白的。这些显微镜下的雪花晶莹剔透，美极了！

june_starnight

去看看
江本胜的《生命的答案水知道》吧！

chinghua

真的很美。。。
我很喜欢~~

jiko

有点像那种圣诞树叶那样!

malayafish

听说雪花的出现是很难得的, 虽然它的寿命很短暂, 可是却很美丽.

GeR

真不敢相信，雪花的真面目竟然是酱。。。

hui05

还是第一次看到 FULL COLOUR 的雪花

fujisaki

好美哦～～！给人一、种神圣的感觉

好美啊..我想这与表面张力有关吧..

很像sony ericsson早起電話的標誌咧....

angel4896

很美很美很美很美~
虽然在初中化学课本看过了,
不过再看回去还是觉得:
美啊~~~

顺利航空

自然的东西竟然有那么对等的。。。

masato

请问，雪花 和 雪 有不一吗？

@res

雪花是雪，但不是全部雪是雪花
我这里常下雪，不过，不是一下雪，就是雪花。去年还有看到，今年到现在就没有
在显微镜下看雪花的确很美，不过，用肉眼也可以看到雪花。