雪花是如何形成的？

	雪花是如何形成的？
	龙翔编写
	2015-12-21
中文摘要	《力学园地》编辑部：2015年小雪时节，我们北京迎来一场令人心动的大雪！看着那些飘飘扬扬的雪花自天而降，我的五岁小儿子真是手舞足蹈、喜不胜收。他问：“爸爸，雪花怎么长成的呀？”我还有点说不清楚，能给我介绍一些雪花形成的小知识吗？一个男娃的老爸雪花是如何形成的？雪花是空中的水汽遇冷凝结成的。在一般情况下，水汽先凝成水，然后才能结冰，但雪花却是直接由水汽凝结成的（人们也把这个过程叫做“凝华”）。当气温降低，空中水汽变为过饱和时，就会在结晶核（如尘埃）上开始结晶，然后逐步长大形成雪花。根据热力学知识，湿空气（就是含有水蒸气的空气）中水蒸气的分压力和它的含量呈正比，它能达到的最高压力就是这个温度下的饱和压力，这时水蒸气的含量也就达到了最大限度，所以人们常常称之为“饱和湿空气”。而且，热力学的知识还告诉我们：在这种饱和状态下，水的三种存在形式，或者说，固态（冰）、液态（水）和气态（蒸气）三个相（即固相、液相和气相）处于平衡，不同相之间可以相互转化。所以，当气温降低时，空气中原来处于饱和的水汽就“过”饱和了，它会在微尘之类的“核”上凝结，依照气温的高低不同，可以生成水滴或冰晶（有时二者同时存在）。我们看到的云，就是停留大气层上的水滴或冰晶的集合体。如果基本上是水滴，就叫做“水云”；如果以冰晶为主，就叫做“冰云”。云中雪花“胚胎”的小冰晶，主要有两种形状。一种是六棱体状，长而细，叫“柱晶”；其中，有些柱晶的两端是尖的，就叫“针晶”。另一种则是六角形的薄片状，叫“片晶”。到现在为止，人们已经知道的雪花大约有两万多种不同的图案，不过它们基本上是六角形的，这就是从片晶发育而成的。为什么是六角形呢？这和水的结晶习性有关。天然水冻结的冰和大气中水汽凝华的雪，都属于六方晶系。大家知道，水分子是由两个氢原子以及一个氧原子以一种很强的键——共价键而结合在一起的。在形成固态冰晶时，它们会利用氢键结合在一起，相对来说，最稳定的排列方式是以六角形状把六个水分子黏在一起，所以大部份冰晶是六角形的。
内容类型	科普文章
源URL	[http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/58715]
专题	力学研究所_力学园地
推荐引用方式 GB/T 7714	龙翔编写. 雪花是如何形成的？. 2015.