大自然微小藝術,雪結晶。

新奇古怪

 
    
水的結晶形態是雪和冰。「雪」是過飽和水蒸氣昇華為凝結核而結晶,再遇到水蒸氣昇華成長或結晶集合而降下。且雪因生長條件分別有片狀(plate)、星狀(stellar)、角柱狀(column)、針狀(needle)、立體樹枝狀(spatial)、冠柱狀(capped)、和不規則狀等結晶。冰的結晶從某方向看就是6角形(不施加外力,冷凍結冰的水呈6角形狀),雪的結晶也是6角形。 沉積物是作為水循環的另一部分。當水蒸汽凝結並且對地球下降作為冰時,墮落開始,雪,下雨,或者凍雨。冰結晶體,細小六角形,或者六邊形的水晶,在大氣內發現,是形成雪花的第一個階段。如果一冰結晶體繼續變得更大,會形成一個雪的結晶。雪的水晶好像冰的水晶一樣,都是六邊形,但雪結晶有一個更複雜的形狀。當兩個或以上的雪結晶連結時便會形成雪花。一些雪花可能由數百的雪結晶形成。 雪結晶的最簡結構是六角柱。倘若柱體上下兩面的直徑大於該柱體的長度,則該結晶的形狀就較接近盤狀(plate-like);倘若柱體的長度大於上下面的直徑,則該晶體的形狀就較接近柱狀(column-like)甚至針狀。 對於一片六角形雪片來說,由於它表面曲率不等(有凸面、平面和凹面),各面上的飽和水汽壓力也不同,因此產生了相互間的水汽密度梯度,使水汽發生定向轉移。水汽轉移的方向是凸面→平面→凹面,也就是從曲率大的表面,移向曲率小的表面。六角形雪片六個棱角上的曲率最大,邊棱部分的平面次之,中央部分曲率最小。這樣,就使六角形雪片一直處在定向的水汽遷移過程中。由於棱角上水汽向邊棱及中央輸送,棱角附近的水汽飽和程度下降,因而產生升華現象。中央部分由於獲得源源不斷的水汽而達到冰面飽和,產生凝華作用。這種凝華結晶的過程不斷進行,六角形雪片逐漸演變成為六棱柱狀雪晶 這是假定外部不輸送水汽的理想狀況。事實上,事物與周圍環境保持著密切的聯系,空氣裏總是或多或少存在著水汽的。如果周圍空氣輸人水汽較少,少到不夠雪片的棱角向中央輸送水汽的數量,那麽雪片向柱狀雪晶的發展過程繼續進行。在溫度很低水汽很少的高緯和極地地區,便因為這個原因經常降落柱狀雪晶。 空氣裏水汽飽和程度較高的時候,出現另外一種情況。這時周圍空氣不斷地向雪片輸送水汽,使雪片快速地發生凝華作用。凝華降低了雪片周圍空氣層中的水汽密度,反過來又促進外層水汽向內部輸送。這樣,雪片便很快地生長起來。當水汽快速向雪片輸送的時候,六個頂角首當其沖,水汽密度梯度最大。來不及向雪片內部輸送的水汽,便在頂角上凝華結晶﹔這時,頂角上會出現一些突出物和枝杈。這些枝叉增長到一定程度,又會分叉。次級分叉與母枝均保持60的角度,這樣,就形成了一朵六角星形的雪花。 雪花有很多尺寸。有些雪結晶體和小薄片,是在寒冷和少水氣的情況下形成,傾向都是細小的雪花。更溫暖的空氣,並且有更多水分,多素也可形成較大和較濕的雪花。當向下漂浮時,這些小薄片經常一同與其它小薄片碰撞而粘在一起,有時形成 2 英寸(5 厘米)直徑的雪花。 以下雪結晶體的照片:
來源 : 巴哈姆特