没有两片雪晶是相同的

科学家们早在2000多年前就提出了最初提出的问题。如今,我们对雪的微观物理学的了解大部分都是基于美国人威尔逊·本特利 (Wilson Bentley) 和日本人中谷宇吉郎 (Ukichiro Nakaya) 的研究。虽然美国人第一个系统地拍摄了雪花,并发现雪花在不同温度下呈现出不同的形状,但最终还是日本人在 20 世纪 30 年代细致地描述了雪晶的所有可能形状。

在背景中,位于古格伦乔普夫山和罗根斯托克山上方的这些冰晶云(钩卷云)中,冰晶也呈现六边形(通常是柱状或片状晶体)。
同样,在背景中 Guggerenchopf 和 Roggenstock 上方的这些冰晶云(钩卷云)中,冰晶呈现六边形(通常是柱状或片状晶体)。 (照片:Unteriberg、U. Graf)
在兔毛的帮助下,他首次在实验室中人工制造出雪晶。兔毛起到了所谓晶核的替代品的作用,晶核在自然界中以微小灰尘或烟尘颗粒的形式存在。为了使(过冷)水结冰,它必须附着在这样的结晶核上。如果没有晶核,水只能在-40度或更低的温度下结冰。

正如 Nakaya 所发现的,空气的温度和湿度是影响雪晶生长的两个关键因素。他开发的“Nakaya 图”描述了雪随着温度和湿度变化的基本结晶形状,至今仍然有效。

中屋图不同主要类型的雪晶取决于

 

空气温度和水分供应(过饱和形式)。美丽的、细丝的树枝状晶体主要在-10到-20度的温度和充足的湿度下形成。
中屋图。不同主要类型的雪晶取决于空气温度和水分供应(过饱和形式)。美丽的、细丝的树枝状晶体主要在-10到-20度的温度和充足的湿度下形成。 (图片来源:《Schnee》,Primus Verlag,插画师 Kenneth G. Libbrecht)
因此,当您下次看到精致的雪星时,您可以估算出云层形成时的温度和湿度。

雪的六边形基本结构
如果您仔细观察 Nakaya 图,您会注意到所有形状都有六边形结构。为什么?

雪晶由冻结的水组成。水分子(H2O)具有带负电和带正电的区域,可以吸引或排斥邻近的分子。分子总是以 60 度或 120 度的角度排列,因为从能量的角度来看这种排列是最有利的。这就是冰晶或 冰岛 WhatsApp 号码 雪晶总是具有六边形基本结构的原因。

不同雪晶(树枝状)的例子

不同雪晶(树枝状)的示例(图片来源:Wikimedia Commons)
只有一个基本结构——为什么有这么多不同的雪晶?
当雪晶大到肉眼可见(例如 1 毫米)时,它已经包含几乎难以想象数量的水分子:大约 100 万亿(一个有 20 个零的数字:100,000,000,000,000,000,000)。用肉眼观察,雪晶看起来仍然一模一样。

完美美丽的雪晶。难以想象需要多少水分子才能形成这种大小的晶体。
雪晶完美而美丽。难以想象需要多少水分子 该借助他们的帮助来了解组织 才能形成这种大小的晶体。 (图片来源:A.Burden,unsplash.com)
然而,如果在显微镜下观察它们,几乎不可能找 香港领先 到两个完全相同的标本。这是由于存在大量水分子所致。随着雪晶的生长,附着在雪晶上的新水分子的机会与雪晶中的水分子数量一样多。因此,实际上不可能所有水分子都两次按照相同的“顺序”排列。因此每一片雪花都是独一无二的。

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