來自天空的神秘結(jié)晶——雪花的奧秘

jineela

攝影師唐·科馬雷奇卡是一位來自加拿大的自然和景觀攝影師。從極光到花粉，從昆蟲到水滴，科馬雷奇卡的許多攝影冒險都從更深層次揭示了宇宙的運作規(guī)則。這些絢麗奪目的作品顯示了這位攝影師對了解周圍世界的渴望和對細節(jié)的關(guān)注。

科馬雷奇卡的職業(yè)起步是從拍攝他所謂的“看不見的世界”開始的，“雪花”就是其中最具代表的作品之一。在他的作品中，這些小的晶體結(jié)構(gòu)，通常只有幾毫米大小，但驚人的細節(jié)給人一種爆破的視覺感受，復(fù)雜的圖案和層次被顯示，像小小的珠寶鉆石一樣閃閃發(fā)光。

這些令人驚嘆的雪花攝影讓我們明白，在冬天，你不需要去很遠的地方尋找一個神奇的景觀，只需要在下雪的時候走到戶外，湊近仔細觀察雪花就可以遇到巨大的驚喜。

科馬雷奇卡開始他的“雪花攝影”純屬偶然。他說：“我給自己買了一個超級特寫鏡頭，有一天上班時把它帶上了。在高倍放大的時候，你會驚訝地發(fā)現(xiàn)辦公室里到處都是有趣的東西，比如一支普通的圓珠筆，一個插在軟木塞上的圖釘?！?/p>

然后那天開始下雪，科馬雷奇卡繼續(xù)他的獵奇，把目標(biāo)鎖定在雪花上。他發(fā)現(xiàn)需要一個較暗的背景來突出他的拍攝對象，于是伸手取下了祖母在感恩節(jié)送給自己的黑色手套。

科馬雷奇卡說：“一切都變得不同了，雪花變得閃閃發(fā)光。有明暗對比、有細節(jié)、有形狀、有排列，真的很神奇。我的每一片雪花都是在同一只黑色手套上拍攝的，因為它擁有完美的表面。那天我下班回家后，對雪花的拍攝就停不下來了?！?/p>

從他拍攝的照片中可以發(fā)現(xiàn)，原來雪花不都是我們想象的樣子。在不同的溫度和濕度的組合下，可以形成一些奇特的晶體結(jié)構(gòu)，有些不尋常的結(jié)構(gòu)是在極罕見的大氣條件下形成的。

每年的12月到翌年的3月中旬，科馬雷奇卡的主要工作都是“雪花攝影”，以幾乎完全相同的方式重復(fù)無數(shù)次拍攝相同的主題。

科馬雷奇卡說：“你可能會想，過一陣子我就會覺得厭煩。但不是的，因為總有新的東西被發(fā)現(xiàn)。在剛剛過去的這個冬天里，我發(fā)現(xiàn)了比我想象中更多的奇異雪花。當(dāng)一件事反復(fù)將你的常規(guī)印象打破，它就會讓人上癮。”

科馬雷奇卡拍攝雪花的方式與眾不同。大多數(shù)攝影師在玻璃板或其他透明表面上拍攝雪花，光線從后方穿透載體照向相機。科馬雷奇卡則是利用雪花表面反射的光。他的方法工作強度更大，但這樣可以看到某些特殊雪花的顏色——通常是充滿活力的綠色和紫色，也有藍色、黃色和紅色。

對于科馬雷奇卡來說，吸引他的不僅僅是雪花的美麗，這也是一個從科學(xué)的角度研究和真正了解他所從事課題的機會。這位攝影師表示，原來在學(xué)校里，理科對他從來都沒有吸引力，但一旦給這些知識一個實踐的機會，它們會變成完全不一樣的東西。

在科馬雷奇卡開始這些工作之前，光反射方面在雪花攝影中的研究還不是很深入。所以對他來說，這些色彩的來源是一個很大的謎。后來通過深入學(xué)習(xí)和研究，他發(fā)現(xiàn)雪花色彩的出現(xiàn)，其實和肥皂泡或油滴上產(chǎn)生彩虹色彩的物理原理是一樣的。

光通過不同介質(zhì)的傳播速度是不同的。冰和水都比空氣密度高，所以光通過冰和水時速度會變慢。當(dāng)它再次遇到空氣時，會再次加速。如果光照射到一片薄薄的冰層，一部分光被冰層上表面反射，另一部分被下表面反射，剩余的光則會透射過去。被反射的光波由于出現(xiàn)了光程差從而發(fā)生相互干涉。不同顏色的光具有不同的波長，有些被加強，有些被抵消，所以我們的眼睛也會看到不同的顏色。這種現(xiàn)象就是“薄膜干涉”。

由于雪花的上下邊緣比中間生長得快，所以中心部分會形成空氣泡。氣泡越厚，兩邊的冰就越薄。冰層足夠的?。ㄒ缓撩椎膸追种唬┦前l(fā)生干涉、出現(xiàn)顏色的關(guān)鍵。不同厚度的冰層也會產(chǎn)生相應(yīng)不同的色彩。

為了分享所學(xué)到的一切，科馬雷奇卡撰寫了一本300頁的書，名字叫作《天空結(jié)晶：解開雪花的奧秘》（Sky Crystals： Unraveling the Mysteries of Snowflakes），里面除了展示他拍攝的無與倫比的雪花作品外，還介紹了作品背后的科學(xué)原理，以及他拍攝和合成這些圖像的過程。

加州理工大學(xué)的物理教授肯尼斯·G·利布雷希特（Kenneth G. Libbrecht）也是一位雪花愛好者。他花了幾十年的時間研究雪花，更準(zhǔn)確地說，是“冰晶生長的分子動力學(xué)” ，他還是迪斯尼電影《冰雪奇緣》的“雪花顧問”。在利布雷希特的實驗室里，他可以通過改變溫度和濕度等變量來制造出兩片一模一樣的雪花。利布雷希特為科馬雷奇卡的書撰寫了前言，其中寫道：“每一場雪都是一場獨特的冰凍藝術(shù)展，值得擁有觀眾來欣賞?！?p>

那么科馬雷奇卡拍攝雪花的方法是什么呢？首先，為了拍攝這些照片，科馬雷奇卡會事先把一只黑色的羊毛手套和一支畫筆留在室外，讓它們“適應(yīng)寒冷”，這樣雪花接觸它們就不會立即融化。其次，他把手套攤平，仔細查看收集的雪花。開始它們通常是聚在一起的，科馬雷奇卡會用筆刷小心地將它們分開，并選擇出一片雪花按照一個合適的角度擺好。再次，為了確保切換到相機時能再次找到那片雪花，他將筆刷放在手套上，筆的末端指向雪花。然后，科馬雷奇卡會進行幾次測試拍攝，以便找到一個合適的角度能看到雪花發(fā)光的反射表面。最后，從雪花的一邊開始對焦，并快速拍攝，移動相機讓其通過所有需要的焦點。另外，結(jié)束拍攝后，他會把獲得的這些圖像輸入到電腦里，選擇需要的圖，之后開始一個4小時的過程——使用圖片處理軟件把所有聚焦的部分拼成一張完美的雪花圖像。70B58921-92D2-463C-AD76-3065F5E4CF3D

之所以要在圖片處理軟件中進行合成，是因為整個雪花結(jié)晶其實是不可能在任何一個鏡頭下全部聚焦的。因此需要使用多個圖像，經(jīng)過處理合成為一張照片。為了確保不漏掉任何一個焦點，科馬雷奇卡通常會在雪花相對沒有變化的情況下拍攝數(shù)百張圖像，在制作照片時通常會使用30到50張圖像。每一片雪花都是完全手持拍攝的，不需要使用三腳架。這些照片是在寒冷的室外拍攝的，這樣雪花就不會融化。而且只有最新鮮的雪才可以作為拍攝的對象，停留了一個小時的雪花將開始失去其微妙的晶體特征。時間就是一切！

至于設(shè)備，科馬雷奇卡說任何可以替換不同鏡頭的相機都可以使用。你需要一個特殊的微距鏡頭，有時被稱為“極微距鏡頭”（extreme macro lens），它在超過正常1：1原物大小放大率的時候可以很好地工作。科馬雷奇卡還在他所有雪花的拍攝過程中使用了環(huán)形閃光燈。

雖然任何降雪都能產(chǎn)生美麗的雪花，但科馬雷奇卡表示，理想的溫度是零下10℃左右。那種最受歡迎的擁有六個分支的雪花形狀通常出現(xiàn)在零下15℃左右，而在零下5℃形成的雪花看起來像柱或針。利布雷希特解釋說：“這涉及冰層表面的分子動力學(xué)，不同的溫度下分子具有不同的流動性，冰晶會以某種特定方式生長?！?/p>

拍攝的理想取材地點需要經(jīng)常下雪，且雪要下得“輕”，這樣雪片才不會在落下時彼此碰撞，形成無法上鏡的一團斑點。而且不能有風(fēng)，因為在風(fēng)中，雪花非常容易破碎。此外，低云量和夜間降雪也是不錯的條件。

對于我們大部分生活在北方的人來說，冬天里這些微小的“冰?！币恢笔峭旰闷娴膶ο?。隨著年齡的增長，我們也許會對這些“不重要的事”越來越不感興趣。然而，科馬雷奇卡卻通過雪花拍攝重新喚起了我們的童年遐想。正如這位攝影師所說：“和對待大多數(shù)宏觀對象一樣，當(dāng)拍雪花的過程中有一些神奇的瞬間被捕捉，這個時刻讓我發(fā)現(xiàn)，我童年的好奇心被重新點燃了。”

科馬雷奇卡說：“有些人認(rèn)為我瘋了，看著我在暴風(fēng)雪中給一只舊手套沒完沒了地拍照?！彼姆椒ㄐ枰托暮鸵懔?，需要長時間的實踐練習(xí)，也正是他的執(zhí)著、他的認(rèn)真，為我們創(chuàng)作出了如此美妙的視覺體驗。

加拿大皇家鑄幣局生產(chǎn)的2018年限量版（共6000枚）20加元純銀硬幣上就印有科馬雷奇卡拍攝的一張雪花照片（目前這款硬幣已經(jīng)賣到113.95加元）。

此外，這位攝影師還參加了各種電視節(jié)目采訪，向大家分享他的作品和拍攝方法。他與雪花有關(guān)的作品也于2017年秋季在加拿大科技博物館展出。

實踐小課題·肥皂泡魔法

雪花并不是科馬雷奇卡在冬季拍攝的唯一主題。下面，向大家介紹他制作“冰凍肥皂泡”美麗景象的方法，感興趣的讀者不妨試一試。

制造肥皂泡需要水、洗潔精和白玉米糖漿，其比例是6：2：1。玉米糖漿起著“緩沖”的作用。當(dāng)用吸管吹泡泡時，糖漿會聚集在泡泡的底部。當(dāng)輕放到雪地上時，這個“緩沖墊”可以防止泡沫瞬間爆裂。

然后需要用一個明亮的LED手電筒從肥皂泡后方將其照亮。可以使用菲涅耳透鏡來重新聚焦光線，增強在肥皂泡上的亮度。

溫度在零下20℃到零下8℃是最好的，而且需要絕對無風(fēng)，以防止肥皂泡被吹破。

“冰凍肥皂泡”的照片最好是在肥皂泡還沒有完全凍成固體的時候拍攝，這個時候可以看到各種各樣的冰晶像拼圖一樣慢慢連接在一起。你需要快速操作，因為大多數(shù)肥皂泡會在10秒左右完全凍結(jié)。

這可能需要多次的嘗試，不過一旦掌握了技巧，你可以使用其他作物體為前景對象，而不僅僅是雪。比如科馬雷奇卡就曾使用礦物樣本、樹枝、鮮花等。這真的是一項既有趣又充滿科學(xué)意義的冬季活動！