“冬之精靈”雪的微觀世界

張超

雪被譽(yù)為“冬之精靈”。它在微觀世界的繁華與綺麗之美，委實(shí)令世人驚嘆！伴隨著近代微觀攝影技術(shù)的出現(xiàn)，雪的絕世芳華逐漸展露在我們眼前。

每一場(chǎng)雪都是“唯一”

如果下雪時(shí)仔細(xì)觀察，便會(huì)發(fā)現(xiàn)每場(chǎng)雪給人的感覺(jué)并不都一樣。比如有時(shí)天上靜靜飄落下鵝毛般的“雪團(tuán)”，落在地上蓬松如棉絮;有的時(shí)候，天上細(xì)雪紛飛，細(xì)看是一個(gè)個(gè)小雪花獨(dú)自在空中飄舞，而后落下;還有的時(shí)候，雪如粉塵，細(xì)細(xì)落在身上都是小白點(diǎn)，地上也如粉筆末一般鋪滿一層;也有的時(shí)候，雪如砂糖，落下來(lái)噼噼啪啪，小雪球落在地上就彈跳開(kāi)來(lái)，打在衣服上則沙沙作響;有的時(shí)候，雪如冰晶，在路燈下閃閃發(fā)光猶如鉆石塵……下雨只有一種，而下雪卻是千變?nèi)f化。這種變化的原因，還要從微觀的角度去理解：不同的環(huán)境形成不同的雪花，降雪的模樣也便不盡相同。

雪花形態(tài)誰(shuí)做主

雪花的形態(tài)主要依賴于生長(zhǎng)環(huán)境的溫度和濕度，如在極冷的環(huán)境中容易形成六棱柱狀的雪花，往往被人們叫作“鉆石塵”;零下15攝氏度左右是六瓣雪花形成的主要環(huán)境;零下5攝氏度左右會(huì)出現(xiàn)針形雪花以及六邊形雪花。

不同的濕度則影響了雪花的具體形狀，比如同在零下15攝氏度的環(huán)境中，濕度較低的時(shí)候會(huì)形成寬瓣六瓣雪花，而在濕度較高時(shí)形成細(xì)六瓣雪花，如果濕度更大，水汽更充沛，就會(huì)形成擁有復(fù)雜分枝的大雪花。

如今世界上有些實(shí)驗(yàn)室可人工制作雪花，只要改變溫度和濕度，不同的雪花就會(huì)凝結(jié)出來(lái)。不過(guò)即便實(shí)驗(yàn)室再好，做出的雪花也遠(yuǎn)不如自然界中的復(fù)雜。為什么呢？雪花不會(huì)在一個(gè)固定的環(huán)境下形成，隨著雪花的上下翻飛，所處環(huán)境不斷發(fā)生變化。比如，一個(gè)本來(lái)是六邊形的雪花，來(lái)到一個(gè)濕度高、溫度高的環(huán)境下，就會(huì)在原基礎(chǔ)上長(zhǎng)出細(xì)細(xì)樹(shù)枝般的結(jié)構(gòu)，若是再來(lái)到一個(gè)濕度較低的環(huán)境下，就會(huì)在每個(gè)分枝頂端再長(zhǎng)出一個(gè)六邊形的裝飾物，這樣，一枚復(fù)雜的雪花才真正完成。

然而，對(duì)于一片雪花來(lái)說(shuō)，這樣描述僅僅是對(duì)它旅途描繪的一個(gè)梗概，更多的故事細(xì)節(jié)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有描述出來(lái)。雪花的形態(tài)千變?nèi)f化，而在顯微鏡下，雪花更神奇之處在于其內(nèi)部的紋路和結(jié)構(gòu)。同心紋路、輻射紋路、可愛(ài)的小氣泡、花邊結(jié)構(gòu)、凍滴、卷邊……各種特征讓每一片雪花都變得如此不同。

話說(shuō)“鵝毛雪”

李白說(shuō)，燕山雪花大如席，片片吹落軒轅臺(tái)。這如席子的雪其實(shí)并非雪花，而是雪片。一團(tuán)雪片由少則幾枚、多則上百枚的雪花組成，俗稱為“鵝毛雪”。這些雪花形態(tài)成細(xì)六瓣，有時(shí)還有復(fù)雜的分枝，每一個(gè)瓣看起來(lái)如同樹(shù)枝狀，這使得雪花之間能夠相互勾連在一起。鵝毛雪的形成對(duì)環(huán)境要求頗高，一般來(lái)說(shuō)，在溫度濕度都較高時(shí)容易出現(xiàn)。

雪花有多“花”

人們總說(shuō)，雪花是“六出飛花”，六瓣是雪花統(tǒng)一的特征。實(shí)際上呢？不是六瓣的雪花種類也不少。在歷史記錄中，人們通過(guò)手繪記錄下12瓣、18瓣甚至24瓣的雪花，它們到底是如何形成的，現(xiàn)在學(xué)術(shù)界仍有很多不同的觀點(diǎn)。其中一種觀點(diǎn)認(rèn)為，雙核冰晶可能是形成多瓣雪花的原因，這種雙核冰晶具有“工”字形的雙層結(jié)構(gòu)，因?yàn)殡姶帕Φ挠绊懀舷聝蓪咏嵌扔幸欢ń诲e(cuò)，當(dāng)它們繼續(xù)生長(zhǎng)，就形成了12瓣雪花。

除了12瓣之外，三瓣雪花是比較神奇的一種了。三瓣雪花并非是六瓣雪花折損而成，而是天生的三角形，或者三葉草形。這類雪花的形成主要是由于最初的冰晶有一定破缺，當(dāng)它繼續(xù)生長(zhǎng)時(shí)，受到重力影響，六個(gè)角不再受到相同的待遇，最后便會(huì)長(zhǎng)成三角形的模樣，如果進(jìn)一步生長(zhǎng)，就會(huì)形成三葉草形。

到此，有人會(huì)問(wèn)，雪花都有可能出現(xiàn)幾瓣的呢？到目前發(fā)現(xiàn)的雪花中，有左右對(duì)稱的2瓣和4瓣，輻射對(duì)稱的3瓣、6瓣、12瓣、18瓣等，它們或是雙數(shù)，或與6相關(guān)，這是因?yàn)橛糜诖罱ㄑ┗ǖ拇u瓦—水分子擁有統(tǒng)一的“形態(tài)”，它們聚集而成的晶體也具有類似的形態(tài)，這種宏觀和微觀形態(tài)的類似，就是所謂的“分形”，如果用通俗的話說(shuō)，就是萬(wàn)變不離其宗。

凍滴

凍滴是雪花下落中粘上的小冰粒，看上去像是給雪花鑲上了一層珍珠。由于冰粒的加盟，雪花變得很重，因而下落速度很快，而且相互之間沒(méi)有粘連，這就是我們常說(shuō)的那種形如砂糖的雪。

雪花就好像來(lái)自云端的使者，它能夠把云中的信息帶給我們。對(duì)于每一場(chǎng)雪來(lái)說(shuō)，大氣濕度和溫度不一樣，形成的雪花形態(tài)也是千差萬(wàn)別的。因此，每一場(chǎng)雪都能為觀雪愛(ài)好者帶來(lái)新的驚喜噢。