雪花为什么是六瓣

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/31 17:10:06
雪花为什么是六瓣

水分子的结构 导致了雪花的六角型结构

雪花是由小冰晶增大变来的,而冰的分子以六角形的为最多,因而形成雪花多是六角形的。雪花形状的多种多样,则与它形成时的水汽条件有密切的关系。

对于六角形片状冰晶来说,由于它面上、边上和角上的弯曲程度不同,相应地具有不同的饱和水汽压,其中角上的饱和水汽压最大,边上次之,平面上最小。在实有水汽压相同的情况下,由于冰晶的面、边、角上的饱和水汽压不同,其凝华增长的情况也不相同。如果云中水汽不太丰富,实有水汽压仅大于平面的饱和水汽压,水汽只在面上凝华,这时形成的是柱状雪花;如果水汽稍多,实有水汽压大于边上的饱和水汽压,水汽在边上和面上都会发生凝华,由于凝华的速度还与弯曲程度有关,弯曲程度大的地方凝华较快,所以在冰晶边上凝华比面上快,这时多形成片状雪花;如果云中水汽非常丰富,实有水汽压大于角上的饱和水汽压,这样在面上、边上、角上都有水汽凝华,但尖角处位置突出,水汽供应最充分,凝华增长得最快,所以多形成枝状或星状雪花。

再加上冰晶不停地运动,它所处的温度和湿度条件也不断变化,这样就得冰晶各种部分增长的速度不一致,形成多种多样的雪花。

儒朱熹解说道:“雪花所以必六出者,盖只是霰,下被猛风拍开,故成六出。如人掷一团烂泥于地,泥必?开成棱瓣也。又六者阴数,太阴玄精石亦六棱,盖天地自然之数。”后来其他学者还有些说法,但不外是阴阳象数之类。
19世纪,科学家用物理学理论对雪花成因给以解释:水汽上升,在高空遇冷冻结成冰晶,对称和机遇显著地混合,形成不很确定的美妙的六角形。由于温度、湿度的差异,沿不同晶轴的方向增长的速率也不同,便有板状、星状、针状等多种多样的冰晶。冰晶在云内生长过程中,经历的环境不断改变,因此外观也各具姿态。
20世纪80年代,科学发展到用混沌理论对雪花成因解释。科学家发现,表面张力对正在固化的物质的分子结构无限敏感。在冰晶情形中,自然的分子对称导致6个生长方向的内在优先。而稳定性和不稳定性的混合可以放大这种微观优先,导致形成雪花的几乎分形的花边结构。
参考资料:新清华 戴吾三