雪花：让冬天变得更有趣

罗曼

2018年12月初，西安、郑州、太原、石家庄、浙江、江苏等地纷纷迎来了2018年第一场雪。雪花从天空中纷纷扬扬地飞舞着飘落下来，看着梦幻般的雪景，是不是有股莫名的惊喜与激动呢？

有些同学可能会认为雪花是寒冷的环境下冻结的雨生成的，但事实上真是如此吗？在看到或者想到雪花时，同学们头脑中都会冒出一个美丽的六角形。雪花只有这一种形状吗？当然不是。雪花有着千形万状。那各种形态的雪是如何诞生的呢？这个冬天，让我们一起探究雪花的秘密。

Part1 大自然的魔法：雪在云层中一步步成长

天气系统是一个庞大的家族，在这其中有一对夫妻：冷空气和暖湿气流，是影响我国主要的天气系统。冷空气的娘家在遥远的北极，暖湿气流的老家在南方靠近赤道的热带洋面上，它们根据“心情”的变化控制着天气的发生，不同的“心情”会产生不一样的天气。

冷空气主要控制北方的春、秋、冬三季，暖湿气流主要控制南方的春、夏、秋三季。到了季节转换的时候，冷、暖气团就非常容易动怒，时不时就喜欢干一场架，挥的拳就是风，出的汗就是雨。暖湿气流赢了，就是大夏天，暑热难耐;冷空气强大，就到了大冬天，寒冷无比。而冷、暖气团也喜欢打冷战，一旦冷空气在北方待着不南下，暖湿气流在南方玩着不回家，我国的中东部地区就容易出现雾霾天气。可以说，影响我国的各种天气都是这两位的“产物”。而雪，就是冷空气和暖湿气流在冬天里的“孩子”。

1.雪花形成的要素

雪是由大量白色不透明的冰晶和其聚合物组成的固太降水。那么，降雪需要什么气象条件呢？首先当然是形成要素了，主要有丙个：一个是冰晶核，一个是水蒸气。

同学们都知道，越往高处走就会越冷。当地表温度由于太阳热而上升，产生上升的气流，地表附近大量的水蒸所（潮湿的空气）上升并被冷却。而到了高空中，随着去层中的温度降到冰点以下时，多余的水分就会形成水滴。另一方面，在空气中也飘浮着通过海水的浪花干燥后形成的盐等细小粒和火山喷发等带来的悬浮微粒子。小冰晶通过捕获周围的水蒸气会逐渐成长。此时，气体中的水蒸气直接升华，结成冰晶形状的冰末，也就是所谓的冰晶核。冷空气的到来能加速这个过程，从而使这些冰晶核累积的速度加快。而当冰晶核成长到不能通过上升气流来支撑其重量日寸，这些冰晶核将在低温的空中开始融化成雪，飘落地面。

2.关键因素——温度

当然，上述只是形成要素，雪能否被大家看见还有个关键因素——温度。更确切地说，是0℃气温层的高度。

上面说到，越往高处走就会越冷。同理，越往下降落，下层空气就越暖和，冰晶粒在掉落过程中也就融化得越快。同学们可以这么理解，冷空气、暖湿气流夫妻俩的孩子冰晶已经在高空中生成了。但是呢，它还需要长大，在长大的过程中会经历一次毕业考试，来决定它以什么形式来与大家见面，而考试的内容就是近地面冷还是不冷。一般来说，0℃气温层在300米以下，冰晶就还是会以纯雪的相态和大家见面;要是介于300～600米之间，则会出现雨夹雪;要是高于600米，则可能就是冷冷的冰雨在你脸上胡乱地拍了。总之，想要看到雪花飞舞，0℃气温层就得尽量贴近地面。

知识链接

下雨还足下雪、

明天可能会下雪！同学们有没有这样的经历，明明期待着下雪，结果却是下雨？当云层中已经生成的冰晶落下时，在落到地面前，它会变成雪，之后会融化变成雨水，也有可能会变成雪和雨的混合物。这种情况取决于湿度和地面温度的条件。

Part2 出现的时间与频率因地域不同而有别

1.时间差异

每年从10月开始，随着气温不断下降，我国从北至南大部地区的降水相态也会逐渐由雨转换到雪。最早的是新疆、青海，在10月中旬就能出现第一场雪;其次是东北三省，常年在10月下旬就能见到雪花;接着，11月我国北方大部地区都开始飘雪;长江中下游地区通常在12月迎来初雪。华南地区本身出现降雪的概率就不太高，一旦出现，时间就要更晚一些，多集中在1月下半月。

2.地域差异

北方经常下雪，人们见怪不怪，不稀奇;南方的雪很稀有，能见到一次雪，人们惊喜连连;夹在中间的人们看到下的是雨夹雪，一到地上就融化，好失落。这是因为我国幅员辽阔，受地形和海陆差异的影响，在相同的季节里，南方和北方的气候、气压等环境也不一样。有的城市是热带季风气候，所以常年不飘雪;而有的地区属寒温带大陆性季风气候，每年早早地便迎来了降雪天气;也有的地区因为地势较高的缘故，气温会比较低，降雪也会比较早。

值得注意的是，南方地区降雪不下则已，一下则不小。这还得从雪形成的重要条件——水汽说起。通常，冬季暖湿空气的北界就是长江中下游一带地区，北方的水汽条件不如南方好，北方有些地区看起来雪很深，但往往是靠一点一点降雪日积月累而成的。而南方不缺湿暖气流，因此通常一下雪就下得很大，20毫米降雪在南方就是“小目标”。其次，我国南北方雪的区别主要在于含水量，如果不考虑雪降到地面融化的过程，积雪深度与降水量的关系大概为10：1。比如，某地有10毫米积雪，当地实际降水量其实只有1毫米。在北方，通常雪花很大，但含水量其实并不高;南方通常是湿雪，形态不大，但含水量大，积雪是“压实”的状态。因此，在南方，10厘米的积雪转化为降水量，可能超过10毫米呢！

Part3 雪花形态千姿百态

当水蒸气与冰晶结合并生长时，水分子较容易结合成一种规则的形状，即雪晶。虽然基本形状是六角形，但伴随温度和水蒸气量等条件，结合出的形式也会随之发生变化。因此，当云层中的条件改变时，晶体的形状会发生各种变化。

雪晶是六角形的原因

水分子通過将两个氢原子以约104°的角度连接到一个氧原子上而形成。在液态下，分子仅松散地彼此结合。但随着温度降低，由于分子之间发生氢合作用而变成顶点具有氧原子的六角形。这是雪晶的基本类型。

六角形冰晶取决于生长时的环境温度，如果生长时的环境温度为0～-3℃，冰晶则会形成正方形板（沿横向生长），并且成为-3～10℃的正方形板形状。而且，此时的晶体生长成各种形状，取决于此时水蒸气的量。当然，也会发生例外的情况。例如，如果周围温度没有变化且水蒸气丰富的话，则基本六角形会变成较厚的板状的晶体，以方形板、扇形和树枝状的方向生长。一般而言，星状雪花水汽供应最足，常在靠近海面附近的地区出现，柱状和片状则水汽略显不足，在北方看到的鹅毛大雪就大多是这类形状的雪花。

Part4 欣赏一下雪晶的样子

同学们已经知道，雪晶的形态基于一定的温度和湿度而产生各种形态。但是，结晶在生长的过程中，由于条件发生了变化，雪晶能够持续生成并组合一起。

四花

结晶基石是六棱柱，但在结晶生长中发生断层分离，形成了二花、三花、四