寒冷的冬季裡“千里冰封,萬里雪飄”,繽紛起舞的雪花營造出一派銀裝素裹的冰雪世界。在我們的印象裡,冰和雪就像一對雙胞胎,總是一起出現。在冬天裡大家都見過下雪,但你見過下冰雹嗎?印象中冰雹好像都是夏天下的,冬天那麼冷,咋就不下冰雹呢?這還要從雨、雪、冰雹三兄弟的成因說起。雨、雪、冰雹三兄弟有一個共同的母親——雲。
雲是由空氣中的水蒸氣凝結而成的,雲裡都是小水滴或小冰晶,這是雨滴、雪花、冰雹小時候的樣子。小水滴和小冰晶怎麼才能快快長大呢?
有兩種方法:一是透過凝結和凝華增大;二是依靠相互碰撞而增大。
雨滴的形成,不需要太苛刻的條件,這兩種途徑都可以,所以比較常見。如果雲層中水汽足夠豐富,到了高空低溫環境下,小水滴冷卻凝聚,聚合成大水滴,在地心引力的作用下就會形成降雨。如果水汽不夠,小水滴沒法自然凝聚到足夠大,這時候就需要碰撞。冷暖空氣的對流會讓小水滴不斷運動遊走,就像大魚吃小魚一樣,最後形成能夠降落的大水滴。
三兄弟中,雖然冰雹和雪看起來都是固態,又很冰冷,但其實冰雹的成因跟雨更為接近,它是“碰撞運動”的優秀實踐者。
和雨相比,冰雹需要更加厚實的雲層,還有加強版的空氣對流運動,這兩個條件通常發生在炎熱的夏季。夏季地面氣溫高,把溼熱的暖空氣抬升至高空,高空的冷空氣使雲中小水滴凍結成小冰晶。冰晶受到引力下落,這個過程中會吸附雲層中其他的小冰晶和小水滴,但這時它還落不下來,因為強大的上升氣流會繼續把它推上去,重新經歷高空低溫的凍結。就這樣在上上下下的過程中,小冰晶越來越大,越來越重,最後上升氣流再也託不動它了,終於落下來成為冰雹。
而晶瑩剔透、稜角分明的精緻雪花,是不可能透過碰撞這種粗暴的方式長大的,它依靠凝華(氣態的水蒸氣不經過水,直接變成冰晶,這種過程叫做凝華)。冬天氣溫在零度以下時,水汽和凝結核會形成最初的冰晶,其它的水汽會凝華在這個冰晶上面,按照六角形的形狀繼續生長,最後長成漂亮的雪花。
小朋友們明白了嗎?冰雹的成因需要厚雲和強對流,和天氣寒冷沒關係,冬天地面氣溫低,通常不會有強對流現象,所以也就不會形成冰雹。