雪花形成的條件
天空中的雲是由無數的水蒸氣和小水點所組成. 在內陸上的雲層, 大部分的小水點的直徑要比千分之四毫米還要少! 可能很多人會認為水是在攝氏零度時凝結成冰, 但其實這個說法並不完全正確, 以下是大部分科家相信雪花形成的基本條件:
在一般的情況下, 水點並不會互相黏在一起, 它也需要一些基本條件配合.首先, 大氣裡需要有著大量的水點, 是要令大氣飽和. 同時, 大氣溫度要徘徊在水凝結的溫度, 也即是攝氏零度. 不過, 純正的水點並不會在這溫度下凝固, 這是因為水點裡沒有包含一種名為凝固核的粒子. 這種凝固核通常會在攝氏零下十度形成, 並會被水點所包圍和凝固. 在天空中, 水點需要黏附在一些物質才能凝固, 大氣裡最容易找到的應該是塵埃了, 不過煙霧甚至細菌也可以作為所需的凝結粒子呢!
曾經有一班蘇聯人對雪花進行了研究, 結果亦支援了以上的說法. 他們使用飛機在天空中投放一些以塵埃做成的人工粒子, 然後收集和量度冰核 (凝結核) , 證實了利用人工粒子形成的雪花比那些天然形成的更大.
雪花形成的過程
當凝結核在攝氏零度以下時, 水點便會開始凝結成冰晶. 由於那些水點是非常細小並且是看不到的. 很多人誤以為這是昇華作用. 昇華作用是指水蒸氣沒有經過液態的過程而直接變成冰.
當冰晶形成後, 圍繞冰晶的水點會凝固並與冰晶黏在一起, 細小的冰晶會吸引更多的水點而逐漸長成更大的冰晶. 直至二至二百個冰晶連繫在一起, 形狀不同而且獨一無二的雪花便會根據大氣環境而形成.
雪粒子由天上降至地上的度快慢各異, 極小的晶體下降度近乎零, 一般雪花則以每秒一米的速度, 溶化中的雪還要快好幾倍. 每當雪晶碰到過冷的水點時, 它們會立刻凝固在一起, 形成的軟粒子便是雪小球, 而整個過程被稱為"蒙霜"; 在溫和的區域裡. 水分子的增加造就了冰晶的生長,從而形成了雪花. 它那巧奪天工的六角體成為了雪花生長的奧秘, 每個雪花有著至少上億個水分子,冰晶就是從水平和垂直的方向, 生長成更大更厚的晶體了. 不過, 整個過程都是有著六角對稱的特性, 確是不可思議呢!
雪花的生長
雪花形成的時候, 大氣裡水氣是飽和的, 溫度則在攝氏零度以下. 微細的冰晶會漸漸圍繞著凝結核. 然後, 冰晶連結在一起而雪花亦隨之誕生. 這過程被稱為「結晶」. 在結晶過程中, 水分子會以它們的基本排列方式從液態變成固態. 由於冰晶的基本模式是六角稜體, 大部份冰晶的雛形都是六角形的. 當更多的水分子與冰晶結合後, 他們會由第一個六角形開始保持冰晶的形狀繼續向外生長.
雖然大部份冰晶形成時有著六邊對稱的特性, 但是它們會因應溫度的改變而做成很多不同形狀的變化. 若溫度低於攝氏零下三十度, 六角柱體的冰晶便會形成. 典型的六角形的扁平片狀雪花會在攝氏零下十五度左右時形成. 當溫度上升至攝氏零下五度, 無論針狀, 柱狀抑或一些不能估計的形狀的雪花便會產生. 由於雪層越高, 溫度越冷, 因此六角柱狀的雪花通常會在高雲形成. 較低的雲層通常會形成六角平面的片狀雪花, 而不同形狀的結晶會在低雲中產生. 不過現實的情形更加複雜, 不為人所知呢!
雪花的大小
很多人會把雪花想像成從天而降的雪, 因此他們會假設雪花會和雪球差不多大小. 事實上, 雪花一詞是指個別的雪晶, 而從天空降下來的雪稱為雪球, 它聚集了數百甚至數千個細小雪花黏在一起. 現在, 你可以想像得到一個雪花有多大吧.
一般來說,雪晶的直徑介乎半毫米至三毫米, 而雪花的大小大概是十毫米, 在一克裡有著三千至一萬個這些雪花, 有些較大的雪花直徑可能達到二釐米至四釐米( 0.79 英寸至 1.57 英寸), 但偶爾也有一些巨型的雪花，有些特別大的雪花的直徑能超過五釐米 ( 2 英寸) 和包含在數百個晶體. 不過, 要長出巨大的雪花是需要完美的條件配合的.
周邊的溫度是影響雪晶大小的其中一個原因. 在攝氏零下三十六度, 雪晶很小, 只有 0.017 平方毫米. 這時它們是看不見的. 在攝氏零下二十四度, 雪晶的大小是 0.034 平方毫米. 在攝氏零下十八度, 雪花的大小增加至 0.084 平方毫米. 處於攝氏零下六度的溫度下, 它們平均有 0.256 平方毫米. 在攝氏零下三度, 雪花的大小增加至 0.811 平方毫米.
雪花的六角形狀
我們知道雪晶的六角形狀能細分為兩大類, 一是片狀, 另一類是柱狀, 我們經常看到比較美麗的雪花便是那些六邊對稱的片狀雪晶. 它們通常會在溫度介乎攝氏零下五度至零下二十度之間形成, 柱狀雪花包括了針狀和中空柱狀, 針狀雪晶在溫度介乎攝氏零度至攝氏零下五度形成; 中空柱狀在是低於攝氏零下二十度形成.
若果我們希望找出大部分冰晶是六角稜體的原因, 我們或許應該首先了解一下水分子. 水分子是由兩個氫原子以及一個氧原子 ( 這便是我們常把水稱為H2O的原因 ) . 它們以一種很強的鍵--- 共價鍵, 黏合在一起.
當液態的水分子被冷卻至凝固點, 水分子會互相碰撞, 形成固態冰晶. 然後它們會利用氫鍵結合在一起. 若分子與分子之間結合, 便會更穩定. 相對來說, 最穩定的排列方式是以六角形狀把六個水分子黏在一起.這亦是為何大部份冰晶是六角形的
很多水分子從冰晶周圍黏在一起的時候, 它們大部份會黏在六角形冰晶片的角上, 此乃由於六角形的角比邊更容易吸引水分子. 因此, 角會是雪花生長的起步點呢!
雪花的獨有性
很久以前, 一位科學家曾作一個有關雪花的研究, 他使用顯微鏡來觀察大約五千個雪花的形狀. 令他感到出奇的是, 竟然找不到任何兩個形狀完全相同的雪花. 每一個雪花都擁有自己的獨有圖案而從不重覆的.
科學家其後嘗試找出這個雪花的奧秘, 結果他們發現雪花對於大氣環境的改變是極度敏感的. 即使氣溫或水份子飽和度出現微小的改變, 雪花生長的圖案也可能有很明顯的改變. 在大氣裡, 氣溫和飽和度是不斷改變的. 因此我們很難找到兩個完全相同雪晶.
事實上,雪花有多尖銳能反映其生長環境. 例如, 我們能夠看到一個片狀主體時, 溫度大約介乎攝氏零下五度至零下二十度. 如果溫度變暖至介乎攝氏零度至五度, 針狀分支便會形成. 此外, 雪花在空氣中飄浮的時間越長, 圖案會越複雜.
雪花形成的條件
天空中的雲是由無數的水蒸氣和小水點所組成. 在內陸上的雲層, 大部分的小水點的直徑要比千分之四毫米還要少! 可能很多人會認為水是在攝氏零度時凝結成冰, 但其實這個說法並不完全正確, 以下是大部分科家相信雪花形成的基本條件:
在一般的情況下, 水點並不會互相黏在一起, 它也需要一些基本條件配合.首先, 大氣裡需要有著大量的水點, 是要令大氣飽和. 同時, 大氣溫度要徘徊在水凝結的溫度, 也即是攝氏零度. 不過, 純正的水點並不會在這溫度下凝固, 這是因為水點裡沒有包含一種名為凝固核的粒子. 這種凝固核通常會在攝氏零下十度形成, 並會被水點所包圍和凝固. 在天空中, 水點需要黏附在一些物質才能凝固, 大氣裡最容易找到的應該是塵埃了, 不過煙霧甚至細菌也可以作為所需的凝結粒子呢!
曾經有一班蘇聯人對雪花進行了研究, 結果亦支援了以上的說法. 他們使用飛機在天空中投放一些以塵埃做成的人工粒子, 然後收集和量度冰核 (凝結核) , 證實了利用人工粒子形成的雪花比那些天然形成的更大.
雪花形成的過程
當凝結核在攝氏零度以下時, 水點便會開始凝結成冰晶. 由於那些水點是非常細小並且是看不到的. 很多人誤以為這是昇華作用. 昇華作用是指水蒸氣沒有經過液態的過程而直接變成冰.
當冰晶形成後, 圍繞冰晶的水點會凝固並與冰晶黏在一起, 細小的冰晶會吸引更多的水點而逐漸長成更大的冰晶. 直至二至二百個冰晶連繫在一起, 形狀不同而且獨一無二的雪花便會根據大氣環境而形成.
雪粒子由天上降至地上的度快慢各異, 極小的晶體下降度近乎零, 一般雪花則以每秒一米的速度, 溶化中的雪還要快好幾倍. 每當雪晶碰到過冷的水點時, 它們會立刻凝固在一起, 形成的軟粒子便是雪小球, 而整個過程被稱為"蒙霜"; 在溫和的區域裡. 水分子的增加造就了冰晶的生長,從而形成了雪花. 它那巧奪天工的六角體成為了雪花生長的奧秘, 每個雪花有著至少上億個水分子,冰晶就是從水平和垂直的方向, 生長成更大更厚的晶體了. 不過, 整個過程都是有著六角對稱的特性, 確是不可思議呢!
雪花的生長
雪花形成的時候, 大氣裡水氣是飽和的, 溫度則在攝氏零度以下. 微細的冰晶會漸漸圍繞著凝結核. 然後, 冰晶連結在一起而雪花亦隨之誕生. 這過程被稱為「結晶」. 在結晶過程中, 水分子會以它們的基本排列方式從液態變成固態. 由於冰晶的基本模式是六角稜體, 大部份冰晶的雛形都是六角形的. 當更多的水分子與冰晶結合後, 他們會由第一個六角形開始保持冰晶的形狀繼續向外生長.
雖然大部份冰晶形成時有著六邊對稱的特性, 但是它們會因應溫度的改變而做成很多不同形狀的變化. 若溫度低於攝氏零下三十度, 六角柱體的冰晶便會形成. 典型的六角形的扁平片狀雪花會在攝氏零下十五度左右時形成. 當溫度上升至攝氏零下五度, 無論針狀, 柱狀抑或一些不能估計的形狀的雪花便會產生. 由於雪層越高, 溫度越冷, 因此六角柱狀的雪花通常會在高雲形成. 較低的雲層通常會形成六角平面的片狀雪花, 而不同形狀的結晶會在低雲中產生. 不過現實的情形更加複雜, 不為人所知呢!
雪花的大小
很多人會把雪花想像成從天而降的雪, 因此他們會假設雪花會和雪球差不多大小. 事實上, 雪花一詞是指個別的雪晶, 而從天空降下來的雪稱為雪球, 它聚集了數百甚至數千個細小雪花黏在一起. 現在, 你可以想像得到一個雪花有多大吧.
一般來說,雪晶的直徑介乎半毫米至三毫米, 而雪花的大小大概是十毫米, 在一克裡有著三千至一萬個這些雪花, 有些較大的雪花直徑可能達到二釐米至四釐米( 0.79 英寸至 1.57 英寸), 但偶爾也有一些巨型的雪花，有些特別大的雪花的直徑能超過五釐米 ( 2 英寸) 和包含在數百個晶體. 不過, 要長出巨大的雪花是需要完美的條件配合的.
周邊的溫度是影響雪晶大小的其中一個原因. 在攝氏零下三十六度, 雪晶很小, 只有 0.017 平方毫米. 這時它們是看不見的. 在攝氏零下二十四度, 雪晶的大小是 0.034 平方毫米. 在攝氏零下十八度, 雪花的大小增加至 0.084 平方毫米. 處於攝氏零下六度的溫度下, 它們平均有 0.256 平方毫米. 在攝氏零下三度, 雪花的大小增加至 0.811 平方毫米.
雪花的六角形狀
我們知道雪晶的六角形狀能細分為兩大類, 一是片狀, 另一類是柱狀, 我們經常看到比較美麗的雪花便是那些六邊對稱的片狀雪晶. 它們通常會在溫度介乎攝氏零下五度至零下二十度之間形成, 柱狀雪花包括了針狀和中空柱狀, 針狀雪晶在溫度介乎攝氏零度至攝氏零下五度形成; 中空柱狀在是低於攝氏零下二十度形成.
若果我們希望找出大部分冰晶是六角稜體的原因, 我們或許應該首先了解一下水分子. 水分子是由兩個氫原子以及一個氧原子 ( 這便是我們常把水稱為H2O的原因 ) . 它們以一種很強的鍵--- 共價鍵, 黏合在一起.
當液態的水分子被冷卻至凝固點, 水分子會互相碰撞, 形成固態冰晶. 然後它們會利用氫鍵結合在一起. 若分子與分子之間結合, 便會更穩定. 相對來說, 最穩定的排列方式是以六角形狀把六個水分子黏在一起.這亦是為何大部份冰晶是六角形的
很多水分子從冰晶周圍黏在一起的時候, 它們大部份會黏在六角形冰晶片的角上, 此乃由於六角形的角比邊更容易吸引水分子. 因此, 角會是雪花生長的起步點呢!
雪花的獨有性
很久以前, 一位科學家曾作一個有關雪花的研究, 他使用顯微鏡來觀察大約五千個雪花的形狀. 令他感到出奇的是, 竟然找不到任何兩個形狀完全相同的雪花. 每一個雪花都擁有自己的獨有圖案而從不重覆的.
科學家其後嘗試找出這個雪花的奧秘, 結果他們發現雪花對於大氣環境的改變是極度敏感的. 即使氣溫或水份子飽和度出現微小的改變, 雪花生長的圖案也可能有很明顯的改變. 在大氣裡, 氣溫和飽和度是不斷改變的. 因此我們很難找到兩個完全相同雪晶.
事實上,雪花有多尖銳能反映其生長環境. 例如, 我們能夠看到一個片狀主體時, 溫度大約介乎攝氏零下五度至零下二十度. 如果溫度變暖至介乎攝氏零度至五度, 針狀分支便會形成. 此外, 雪花在空氣中飄浮的時間越長, 圖案會越複雜.