雪花晶体的生长机密

雪花成长的过程也是它们下落的过程。它们穿过潮湿的空气，更多的水汽冻结在冰晶表面，雪花越变越大。

雪花的独特在于每一片雪花都来自一个单独的晶体——雪晶。水分子中的氧原子两侧各有一个氢原子，当水变为固态时，水分子中的原子开始有秩序地、呈周期性排列。科学家根据它们连接的方式，确定一堆互相连接的六边形组成了一般冰晶的形状。这些六边形整齐地堆叠在一起，形成规则的六棱柱，有两个基础面和六个棱镜面。至于为什么会形成这样的形状，美国X射线晶体学家霍华德·埃文斯(Howard Evans)解释：“当液体冻结时，水分子倾向于以能量最低的状态‘安居’,而这种状态通常会是一些对称的形式，越对称，晶体将越稳定。”

雪花堆叠的方式始终围绕着数字“6”进行。每一片雪花最开始都应该包括一个对称的六边形，六边形的边角生长得最快，造就了我们熟悉的6片“花瓣”。它可能是简单的扁平的六边形，可能是有6个细长面的六棱针形，可能是长着6个尖头片瓣的盘状星形，也可能是有着6条华丽枝权的星形。

为什么会产生这么多不同的形状?20世纪30年代，日本札幌的物理学家中谷宇吉郎率先推断出温度、湿度等条件影响了雪花的形状。他创造了雪花分类体系和第一片人造雪花。

不同的温度和湿度将冰晶的不同面“雕刻”出不同的形状。一个冰晶以某种方式长出了“花瓣”,几分钟甚至几秒钟之后，周围环境的温度或湿度的细微变化能继续改变水分子附着在冰晶上的方式。尽管雪花总能维持六角形，可是它们的6个瓣却可以再朝着新的方向延伸，长出枝权。同一雪花上的不同枝权可能身处不同的条件。雪花乍看十分对称，但是研究证实，只有不到0.1%的雪花能展示完美的六边对称结构。科学家经过观察发现，最漂亮的圣诞雪花形成在-10~-21℃之间的高湿度环境下。雪花是水构成的，如果环境中水汽不充足，雪花“缺衣少食”,不但很难长成大雪花，而且6个角和6个边生长差异不大，最后就只能是片状的六边形或六棱柱，没有多少枝权。如果水汽充足，“吃饱”的雪花将快速生长，尖角会迅速

雪花的形状和温度之间的关系可以说变化无常，不同温度造就不同的雪花形状，至今仍吸引科学家来研究。下页的形态图描述的是科学家观测到的在最热到最冷的温度条件下雪花晶体的形状。

温度接近冰点时，呈片状或树枝星状。

温度在-5℃左右时，呈细长的棱柱状和针状。

温度接近-15℃左右时，形成最大最薄的雪花，呈薄片状或树枝星状。

温度低于-30℃时，再次呈柱状。