雪花形狀是怎么形成的
雪花形狀是怎么形成的
雪花的形狀極多，而且十分美麗.如果把雪花放在放大鏡下，可以發(fā)現(xiàn)每片雪花都是一幅極其精美的圖案，那么雪花的形狀怎么形成的?學(xué)習(xí)啦小編在此整理了雪花的形狀形成原因，供大家參閱，希望大家在閱讀過程中有所收獲!
雪花形狀的形成原因
雪花大都是六角形的，這是因?yàn)檠┗▽儆诹骄?。云中雪?quot;胚胎"的小冰晶，主要有兩種形狀。一種呈六棱體狀，長而細(xì)，叫柱晶，但有時(shí)它的兩端是尖的，樣子象一根針，叫針晶。別一種則呈六角形的薄片狀，就象從六棱鉛筆上切下來的薄片那樣，叫片晶。
如果周圍的空氣過飽和的程度比較低，冰晶便增長得很慢，并且各邊都在均勻地增長。它增大下降時(shí)，仍然保持著原來的樣子，分別被叫做柱狀、針狀和片狀的雪晶。
如果周圍的空氣呈高度過飽和狀態(tài)，那么冰晶在增長過程中不僅體積會(huì)增大，而且形狀也會(huì)變化。最常見的是由片狀變?yōu)樾菭睢?/p>
原來，在冰晶增長的同時(shí)，冰晶附近的水汽會(huì)被消耗。所以，越靠近冰晶的地方，水汽越稀薄，過飽和程度越低。在緊靠冰晶表面的地方，因?yàn)槎嘤嗟乃家涯A在冰晶上了，所以剛剛達(dá)到飽和。這樣，靠近冰晶處的水汽密度就要比離它遠(yuǎn)的地方小。水汽就從冰晶周圍向冰晶所在處移動(dòng)。水汽分子首先遇到冰晶的各個(gè)角棱和凸出部分，并在這里凝華而使冰晶增長。于是冰晶的各個(gè)角棱和凸出部分將首先迅速地增長，而逐漸成為枝叉狀。以后，又因?yàn)橥瑯拥脑蛟诟鱾€(gè)枝叉和角棱處長出新的小枝叉來。與此同時(shí)，在各個(gè)角棱和枝叉之間的凹陷處?？諝庖呀?jīng)不再是飽和的了。有時(shí)，在這里甚至有升華過程，以致水汽被輸送到其他地方去。這樣就使得角棱和枝叉更為突出，而慢慢地形成了我們熟悉的星狀雪花。
上面說的實(shí)際上是一個(gè)典型的星狀雪花的形成過程。它的相當(dāng)部位，不論形狀或大小，都應(yīng)當(dāng)是相同的。這種典型的星狀雪花只有在一個(gè)理想的、平靜的環(huán)境中(譬如在實(shí)驗(yàn)室內(nèi))才能形成。在大氣中，它不能象上面說的那樣有步驟地增大，所形成的形狀也就不能那樣典型。這是因?yàn)楸е饾u在下降著，而且有時(shí)在旋轉(zhuǎn)著，各個(gè)枝叉接觸水汽的多少有所不同，而那些接觸水汽較多的枝又便增長得較多。因此，我們平常所看到的雪花雖大體上一樣但又互不相同。
另外，雪花在云內(nèi)下降的過程中，也會(huì)從適宜于形成這種形狀的環(huán)境降到適宜于形成另一種形狀的環(huán)境，于是便出觀了各種復(fù)雜的雪花形狀。有的象袖扣，有的象刺猾。即使都是星狀雪花，也有三個(gè)枝叉的、六個(gè)枝叉的，甚至有十二個(gè)枝叉、十八個(gè)枝又的。
以上所述都是單個(gè)雪花的情況。在雪花下降時(shí)，各個(gè)雪花也很容易互相攀附并合在一起，成為更大的雪片。雪花的并合大多在以下三種情況下出觀。(1)當(dāng)溫度低于0℃的時(shí)候，雪花在緩慢下降的途中相撞。碰撞產(chǎn)生了壓力和熱，使相撞部分有些融化而彼此沾附在一起，隨后這些融化的水又立即凍結(jié)起來。這樣，兩個(gè)雪花就并合到一起了。(2)在溫度略高于0℃的時(shí)候，雪花上本來已覆有一層水膜，這時(shí)如果兩個(gè)雪花相碰，便借著水的表面張力而沾合在一起。(3)如果雪花的枝叉很復(fù)雜，則兩個(gè)雪花也可以只因簡單的攀連而相掛在一起。
雪花從云中下降到地面，路途很長，在條件適合時(shí)，可以經(jīng)多次攀連并合而變得很大。在降大雪的時(shí)候，有時(shí)有一些鵝毛般的大雪片，就是經(jīng)過多次并合而成的。
但是，有時(shí)雪花互碰時(shí)不是互相并合在一起，而是給碰破了，這時(shí)便產(chǎn)生一些畸形的雪花。例如，在降雪的時(shí)候，有時(shí)會(huì)見到一些單個(gè)的"星枝"，就屬于這種情況。
雪花形成和凝結(jié)核
物質(zhì)由氣態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)的凝結(jié)過程中，起凝結(jié)核心作用的顆粒。粒徑(半徑)一般小于0.1μm。按成分的性質(zhì)可分為三類。(1)不溶于水，但表面能為水所濕潤的核。主要是一些經(jīng)風(fēng)化后的礦物微粒，如碳酸鈣等。這類核的凝結(jié)性能，決定于核的大小及吸附水分子的能力。(2)可溶性核。是一些可溶性鹽的微粒，如海洋和土壤中的氯化鈉、氯化鎂和硫酸鎂等，燃燒產(chǎn)物如硫酸鈉，大氣中由化學(xué)反應(yīng)生成的硫酸銨等。(3)混合體。每個(gè)核同時(shí)含有可溶與不可溶的成分，如某種氣體溶入云滴后，由化學(xué)反應(yīng)生成可溶性鹽類，隨后水分蒸發(fā)，殘留的鹽類結(jié)晶附著于云滴中不可溶核上。
一、凝結(jié)核的定義：凝結(jié)核是指水汽凝結(jié)過程中起凝結(jié)核心作用的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)的氣溶膠質(zhì)粒。
二、凝結(jié)核的分類：
1.吸濕性凝結(jié)核，它具有很強(qiáng)的吸水能力，易溶于水。如海水濺沫進(jìn)入空氣的鹽粒，工廠排出的二氧化硫和煙粒等，是很活躍的凝結(jié)核，一經(jīng)吸收水分，能形成濃度很大的胚胎，然后以胚胎為中心而進(jìn)行凝結(jié)。
2.非吸濕性凝結(jié)核，雖不易或不溶于水，但易為水所潤濕，如塵埃、巖石微粒、花粉等，它們可將水汽吸附在其表面上而形成小水滴。
三、凝結(jié)核對人類生產(chǎn)生活的意義：
地球氣象現(xiàn)象中的各種降水現(xiàn)象的性質(zhì)和規(guī)模大小都與凝結(jié)核的有無與凝結(jié)核是否充沛息息相關(guān)。例如富含水蒸氣的云系，如果在其經(jīng)過區(qū)域上空有豐富的凝結(jié)核存在，則極易形成降水降落到地面。反之，如果某區(qū)域上空凝結(jié)核的豐度較低，即使經(jīng)過云系含有豐富的水蒸氣，仍然不能形成降水條件。而冰雹、凍雨等災(zāi)害天氣現(xiàn)象，也與凝結(jié)核有密切的關(guān)系。
因此，人類可以應(yīng)用此特點(diǎn)干預(yù)降水的產(chǎn)生和降水的性質(zhì)。例如，人工降雨/雪、人工增雨/雪和人工消雹作業(yè)，加快冰雪融化都是通過人為控制凝結(jié)核的豐度來干預(yù)天氣現(xiàn)象。
促使空氣中水汽凝結(jié)的微粒。凝結(jié)核主要有兩種：(1)可溶性核。這是一些可溶性鹽類質(zhì)點(diǎn)，如源自海洋和土壤的NaCl、MgCl2和Mg(SO4)2。燃煤過程產(chǎn)生的Na2SO4等都是性質(zhì)活躍的凝結(jié)核。(2)不溶于水但表面能為水所濕潤的凝結(jié)核，如CaCO3，但凝結(jié)時(shí)所需相對濕度都要超過100%，即要達(dá)到飽和條件才能凝結(jié)。大氣中的凝結(jié)核多少因地而異，如遠(yuǎn)離大陸的海洋上凝結(jié)核密度數(shù)量級(jí)為103個(gè)/cm3，在農(nóng)村為104/cm3。而在城市可達(dá)105個(gè)/cm3。在同一地區(qū)，凝結(jié)核密度隨高度增加而減少。凝結(jié)核多少影響到雨量，故在城市上空及其盛行風(fēng)下風(fēng)向，常多云霧，降水量增多。尤其在燃煤量大的工業(yè)區(qū)上空，由于凝結(jié)核含量大，且吸水性很強(qiáng)，常形成局部地區(qū)的暴雨。
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