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雪花为什么多为六角形 雪花的形状都有哪些

2024-06-29 来源:天气网

导读:为什么雪花多为六角形呢?其实这主要与水分子的结构和冰晶的生长方式有关,水分子是由两个氢原子和一个氧原子组成的极性分子,它们之间通过氢键相互连接,在冰晶生长的过程中,水分子会按照特定的方式排列,形成稳定的晶体结构,这种结构使得冰晶在生长时倾向于形成六边形的平面,因为六边形能够最大限度地减少表面能,使冰晶更加稳定,下面就一起去看看雪花的形状都有哪些吧!

雪花为什么多为六角形

雪花为什么多为六角形 雪花的形状都有哪些

雪花

雪花的形成始于高层的云中,其中温度低于冰点,并且存在适当的水汽饱和度。雪花的形成是通过水蒸气凝结为冰晶并沉积成为雪晶的复杂过在云中,水蒸气遇到冷凝核心,如尘埃颗粒或其他微小颗粒,形成冰晶的种子。一旦冰晶形成,云中的水蒸气开始在冰晶上凝结。

这时,冰晶会经历一系列的六角形生长过程,称为分枝形态生长。分枝生长取决于水蒸气的饱和度和温度。当水蒸气凝结在冰晶上时,它会积成六个方向上生长新的冰晶分支,形成六个角度相等的六边形。这种六边形的生长方式使得每个雪花都具有独特的六角形结构。

此外,雪晶形成过程中的温度和湿度条件变化也会对雪花形状产生影响。不同的环境条件可能导致角度稍有不同的六边形形状。而且,冰晶在下降过程中可能与其他冰晶碰撞或与云水结合,这进一步增加了其形态多样性。

最终,当这些雪晶沉积到地面上形成雪花时,它们呈现出美丽而独特的六边形结构。这种六边形形状的产生是由于水分子的化学属性和物理特性在特定的温度和水蒸气条件下相互作用的结果。

虽然大部分雪花都是六边形的,但也可以发现其他形状的雪花,如四边形、三角形或更复杂的形状。这些异常形状的出现可能是由于环境条件、空气湍流或其他因素的微小差异所致。

总的来说,雪花呈现六边形形状是由于分枝形态生长过程引起的,这一过程中冰晶沉积的方式使得每个雪花都具有独特的六个角度相等的六边形结构。

雪花为什么多为六角形 雪花的形状都有哪些

雪花

雪花的形状都有哪些

雪花是一种美丽的晶体,又名未央花或六出。人们很早就留意到雪花的形状,中国西汉时代的韩婴就写过:“凡草木花多五出,雪花独六出。”即雪花的基本形状是六角形。其实在不同的环境下,雪花可以表现出各种各样的形态。这主要是因为雪花在生成过程中,温度和湿度瞬息万变,只要稍有差异,雪花的形状就会有所不同。

雪花的形状,涉及到水在大气中的结晶过程。大气中的水分子在冷却到冰点以下时,就开始凝华并形成水的晶体,即冰晶。冰晶和其他一切晶体一样,其最基本的性质就是具有自己规则的几何外形。冰晶属六方晶系,六方晶系具有四个结晶轴,其中三个辅轴在一个平面上,互相以六十度角相交;另一主轴与这三个辅轴形成平面垂直。六方晶系的最典型形状是六棱柱体。但是,当结晶过程中主轴方向晶体发育很慢,而辅轴方向发育较快时,晶体就呈现出六边形片状。大气中的水汽在结晶过程中,往往是晶体在主晶轴方向生长速度慢,而三个辅轴方向则快得多,因此冰晶多为六边片状。

当大气中的水汽十分丰富的时候,周围的水分子不断地向最初形成的晶片上结合。其中,雪片的六个顶角首当其冲,顶角上出现突出物和枝杈。这些枝杈增长到一定程度,又会分叉。次级分叉与母枝均保持六十度的角度。一朵六角星形的雪花就这样形成了。

每片雪花在整体上虽然都是六角星形的,但在细微形态上却有很多差别。有人专门收集过不同形状的雪花,竟发现有六千多种不同的细微形态的雪花。仔细观察各种不同形态的雪花,可以发现主要有4种:极状雪花像一块六角形的薄板,有的整齐而对称,有的错综复杂、呈不规则堆叠的六角形;星状雪花像一颗有六角光芒的星星;柱状雪花像六角形的粉笔,它的两头有的是平的,有的是尖的,也有几个大小不同的柱形集合在一起组成;针状雪花像缝衣服的针,它的两端有浑圆的,有尖尖的,也有单根针状和数根针状合并而成的。

此外,科学家们还发现,雪花在空中飘浮时,本身还会振动,而这种振动是环绕对称点进行的,而这个对称点正是最初形成的冰晶,这就是保持雪花形态在飘落过程中不发生变化的原因。

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