1,冬天落雪雪花是怎么形成的
雪花是怎么形成的?雪花是空中的水蒸汽遇冷凝結(jié)成的。在一般情況下,水蒸汽先凝成水,然后才能結(jié)冰。雪花卻是直接由水蒸汽凝結(jié)成的。 雪花是什么顏色?看起來,雪花是白的。實(shí)際上,雪是冰的晶體,冰晶是無色透明的。可是它的每一面都象一個(gè)小鏡子,反射光線的能力非常強(qiáng),就顯示出了白顏色。 雪花有多大?雪花最大的直徑還超過2毫米。我們常見的鵝毛大雪,那種雪片似在降落過程中,許多雪花粘結(jié)在一塊形成的。 雪花有多重?雪花非常輕,五千朵到一萬朵雪花才有一克重。一立方米新雪有六十億朵到八十億朵雪花。 雪花是什么形狀?雪花的形狀千差萬別,每一朵雪花都是一件精致的藝術(shù)品。到現(xiàn)在,已經(jīng)知道雪花有兩萬種不同的圖案。不過它基本上是六角形的。 參考資料:問天網(wǎng)
你好!當(dāng)凝結(jié)核在攝氏零度以下時(shí),水點(diǎn)便會(huì)開始凝結(jié)成冰晶。由于那些水點(diǎn)是非常細(xì)小并且是看不到的,很多人誤以為這是升華作用。升華作用是指水蒸氣沒有經(jīng)過液態(tài)的過程而直接變成冰。 當(dāng)冰晶形成后,圍繞冰晶的水點(diǎn)會(huì)凝固并與冰晶黏在一起,細(xì)小的冰晶會(huì)吸引更多的水點(diǎn)而逐漸長成更大的冰晶,直至二至二百個(gè)冰晶連系在一起,形狀不同而且獨(dú)一無二的雪花便會(huì)根據(jù)大氣環(huán)境而形成。如果對(duì)你有幫助,望采納。
2,雪花的形成過程
雨的形成條件有三個(gè):水汽,凝結(jié)核,再就是溫度。水汽達(dá)到飽和時(shí),會(huì)降落下來,溫度在0度以上,形成的是雨。0度以下則為雪。我喜歡雪,潔白,落地?zé)o聲無息。在一落地的瞬間,就被大地給污染了,就被社會(huì)污染了。
在天空中運(yùn)動(dòng)的水汽怎樣才能形成降雪呢?是不是溫度低于零度就可以了?不是的,水汽想要結(jié)晶,形成降雪必須具備兩個(gè)條件:
一個(gè)條件是水汽飽和??諝庠谀骋粋€(gè)溫度下所能包含的最大水汽量,叫做飽和水汽量??諝膺_(dá)到飽和時(shí)的溫度,叫做露點(diǎn)。飽和的空氣冷卻到露點(diǎn)以下的溫度時(shí),空氣里就有多余的水汽變成水滴或冰晶。因?yàn)楸骘柡退勘人嬉?,所以冰晶生長所要求的水汽飽和程度比水滴要低。也就是說,水滴必須在相對(duì)濕度(相對(duì)濕度是指空氣中的實(shí)際水汽壓與同溫度下空氣的飽和水汽壓的比值)不小于100%時(shí)才能增長;而冰晶呢,往往相對(duì)濕度不足100%時(shí)也能增長。例如,空氣溫度為-20℃時(shí),相對(duì)濕度只有80%,冰晶就能增長了。氣溫越低,冰晶增長所需要的濕度越小。因此,在高空低溫環(huán)境里,冰晶比水滴更容易產(chǎn)生。
另一個(gè)條件是空氣里必須有凝結(jié)核。有人做過試驗(yàn),如果沒有凝結(jié)核,空氣里的水汽,過飽和到相對(duì)濕度500%以上的程度,才有可能凝聚成水滴。但這樣大的過飽和現(xiàn)象在自然大氣里是不會(huì)存在的。所以沒有凝結(jié)核的話,我們地球上就很難能見到雨雪。凝結(jié)核是一些懸浮在空中的很微小的固體微粒。最理想的凝結(jié)核是那些吸收水分最強(qiáng)的物質(zhì)微粒。比如說海鹽、硫酸、氮和其它一些化學(xué)物質(zhì)的微粒。所以我們有時(shí)才會(huì)見到天空中有云,卻不見降雪,在這種情況下人們往往采用人工降雪。
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水氣遇冷就會(huì)凝結(jié)成固體 雪花就此產(chǎn)生啦~~
3,雪花是怎樣形成的
由雪花分子構(gòu)成的。
雪花形成的條件:
天空中的云是由無數(shù)的水蒸氣和小水點(diǎn)所組成。在內(nèi)陸上的云層,大部分的小水點(diǎn)的直徑要比千分之四毫米還要少!可能很多人會(huì)認(rèn)為水是在攝氏零度時(shí)凝結(jié)成冰,但其實(shí)這個(gè)說法并不完全正確, 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(diǎn)并不會(huì)互相黏在一起,它也需要一些基本條件配合。首先,大氣里需要有著大量的水點(diǎn),是要令大氣飽和;同時(shí),大氣溫度要徘徊在水凝結(jié)的溫度 ,也即是攝氏零度。不過,純正的水點(diǎn)并不會(huì)在這溫度下凝固,這是因?yàn)樗c(diǎn)里沒有包含一種名為凝固核的粒子。這種凝固核通常會(huì)在攝氏零下十度形成,并會(huì)被水點(diǎn)所包圍和凝固。在天空中,水點(diǎn)需要黏附在一些物質(zhì)才能凝固,大氣里最容易找到的應(yīng)該是塵埃了,不過煙霧甚至細(xì)菌也可以作為所需的凝結(jié)粒子呢!
曾經(jīng)有一班蘇聯(lián)人對(duì)雪花進(jìn)行了研究,結(jié)果也支持了以上的說法。他們使用飛機(jī)在天空中投放一些以塵埃做成的人工粒子,然后收集和量度冰核 (凝結(jié)核),證實(shí)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(dāng)凝結(jié)核在攝氏零度以下時(shí),水點(diǎn)便會(huì)開始凝結(jié)成冰晶。由于那些水點(diǎn)是非常細(xì)小并且是看不到的,很多人誤以為這是升華作用。升華作用是指水蒸氣沒有經(jīng)過液態(tài)的過程而直接變成冰。
當(dāng)冰晶形成后,圍繞冰晶的水點(diǎn)會(huì)凝固并與冰晶黏在一起,細(xì)小的冰晶會(huì)吸引更多的水點(diǎn)而逐漸長成更大的冰晶,直至二至二百個(gè)冰晶連系在一起,形狀不同而且獨(dú)一無二的雪花便會(huì)根據(jù)大氣環(huán)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(dāng)雪晶碰到過冷的水點(diǎn)時(shí) ,它們會(huì)立刻凝固在一起,形成的軟粒子便是雪小球,而整個(gè)過程被稱為“蒙霜”。在溫和的區(qū)域里,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(gè)雪花有著至少上億個(gè)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(gè)過程都是有著六角對(duì)稱的特性,確是不可思議呢!
雪花的生長:
雪花形成的時(shí)候,大氣里水氣是飽和的,溫度則在攝氏零度以下。微細(xì)的冰晶會(huì)漸漸圍繞著凝結(jié)核。然后,冰晶連結(jié)在一起而雪花亦隨之誕生。這過程被稱為“結(jié)晶”。在結(jié)晶過程中,水分子會(huì)以它們的基本排列方式從液態(tài)變成固態(tài)。由于冰晶的基本模式是六角棱體,大部份冰晶的雛形都是六角形的。當(dāng)更多的水分子與冰晶結(jié)合后,,他們會(huì)由第一個(gè)六角形開始保持冰晶的形狀繼續(xù)向外生長。
雖然大部份冰晶形成時(shí)有著六邊對(duì)稱的特性,但是它們會(huì)因應(yīng)溫度的改變而做成很多不同形狀的變化。若溫度低于攝氏零下三十度,六角柱體的冰晶便會(huì)形成,典型的六角形的扁平片狀雪花會(huì)在攝氏零下十五度左右時(shí)形成。當(dāng)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(jì)的形狀的雪花便會(huì)產(chǎn)生。由于雪層越高,溫度越冷,因此六角柱狀的雪花通常會(huì)在高云形成。較低的云層通常會(huì)形成六角平面的片狀雪花,而不同形狀的結(jié)晶會(huì)在低云中產(chǎn)生。不過現(xiàn)實(shí)的情形更加復(fù)雜、不為人所知呢!
* 雪花的大小
很多人會(huì)把雪花想象成從天而降的雪,因此他們會(huì)假設(shè)雪花會(huì)和雪球差不多大小。事實(shí)上,雪花一詞是指個(gè)別的雪晶,而從天空降下來的雪稱為雪球,它聚集了數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)細(xì)小雪花黏在一起?,F(xiàn)在,你可以想象得到一個(gè)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,在一克里有著三千至一萬個(gè)這些雪花,有些較大的雪花直徑可能達(dá)到二厘米至四厘米(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厘米(2英寸)和包含在數(shù)百個(gè)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(gè)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(shí)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。處于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(xì)分為兩大類,一是片狀,另一類是柱狀。我們經(jīng)??吹奖容^美麗的雪花便是那些六邊對(duì)稱的片狀雪晶。它們通常會(huì)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,中空柱狀在是低于攝氏零下二十度形成。
如果我們希望找出大部分冰晶是六角棱體的原因,我們或許應(yīng)該首先了解一下水分子。水分子是由兩個(gè)氫原子以及一個(gè)氧原子(這便是我們常把水稱為H2O的原因),它們以一種很強(qiáng)的鍵——共價(jià)鍵, 黏合在一起。
當(dāng)液態(tài)的水分子被冷卻至凝固點(diǎn),水分子會(huì)互相碰撞,形成固態(tài)冰晶,然后它們會(huì)利用氫鍵結(jié)合在一起。若分子與分子之間結(jié)合,便會(huì)更穩(wěn)定。相對(duì)來說,最穩(wěn)定的排列方式是以六角形狀把六個(gè)水分子黏在一起,這也是為什么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(shí)候,它們大部份會(huì)黏在六角形冰芯片的角上,這是由于六角形的角比邊更容易吸引水分子。因此,角會(huì)是雪花生長的起步點(diǎn)呢!
* 雪花的獨(dú)有性
很久以前,一位科學(xué)家曾作一個(gè)有關(guān)雪花的研究,他使用顯微鏡來觀察大約五千個(gè)雪花的形狀。令他感到出奇的是,竟然找不到任何兩個(gè)形狀完全相同的雪花,每一個(gè)雪花都擁有自己的獨(dú)有圖案而從不重復(fù)的。
科學(xué)家其后嘗試找出這個(gè)雪花的奧秘,結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)雪花對(duì)于大氣環(huán)境的改變是極度敏感的。即使氣溫或水份子飽和度出現(xiàn)微小的改變,雪花生長的圖案也可能有很明顯的改變。在大氣里,氣溫和飽和度是不斷改變的,因此我們很難找到兩個(gè)完全相同雪晶。
事實(shí)上,雪花有多尖銳能反映其生長環(huán)境。例如,我們能夠看到一個(gè)片狀主體時(shí),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(huì)形成。 此外,雪花在空氣中飄浮的時(shí)間越長,圖案會(huì)越復(fù)雜。
4,雪是怎么形成的
我們都知道,云是由許多小水滴和小冰晶組成的,雨滴和雪花是由這些小水滴和小冰晶增長變大而成的。那么,雪是怎么形成的呢? 在水云中,云滴都是小水滴。它們主要是靠繼續(xù)凝結(jié)和互相碰撞并合而增大成為雨滴的。 冰云是由微小的冰晶組成的。這些小冰晶在相互碰撞時(shí),冰晶表面會(huì)增熱而有些融化,并且會(huì)互相沾合又重新凍結(jié)起來。這樣重復(fù)多次,冰晶便增大了。另外,在云內(nèi)也有水汽,所以冰晶也能靠凝華繼續(xù)增長。但是,冰云一般都很高,而且也不厚,在那里水汽不多,凝華增長很慢,相互碰撞的機(jī)會(huì)也不多,所以不能增長到很大而形成降水。即使引起了降水,也往往在下降途中被蒸發(fā)掉,很少能落到地面。 最有利于云滴增長的是混合云?;旌显剖怯尚”Ш瓦^冷卻水滴共同組成的。當(dāng)一團(tuán)空氣對(duì)于冰晶說來已經(jīng)達(dá)到飽和的時(shí)候,對(duì)于水滴說來卻還沒有達(dá)到飽和。這時(shí)云中的水汽向冰晶表面上凝華,而過冷卻水滴卻在蒸發(fā),這時(shí)就產(chǎn)生了冰晶從過冷卻水滴上"吸附"水汽的現(xiàn)象。在這種情況下,冰晶增長得很快。另外,過冷卻水是很不穩(wěn)定的。一碰它,它就要凍結(jié)起來。所以,在混合云里,當(dāng)過冷卻水滴和冰晶相碰撞的時(shí)候,就會(huì)凍結(jié)沾附在冰晶表面上,使它迅速增大。當(dāng)小冰晶增大到能夠克服空氣的阻力和浮力時(shí),便落到地面,這就是雪花。 在初春和秋末,靠近地面的空氣在0℃以上,但是這層空氣不厚,溫度也不很高,會(huì)使雪花沒有來得及完全融化就落到了地面。這叫做降"濕雪",或"雨雪并降"。這種現(xiàn)象在氣象學(xué)里叫“雨夾雪”。 同樣雪的大小也按降水量分類. 雪可分為小雪,中雪和大雪三類, 具體見表3.表3. 各類雪的降水量標(biāo)準(zhǔn)種類 小雪 中雪 大雪 24小時(shí)降水量 2.5以下 2.6-5.0 大于5.0 12小時(shí)降水量 1.0以下 1.1-3.0 大于3.0雪的形成和種類 作者:大山文章來源:網(wǎng)上收集點(diǎn)擊數(shù):97更新時(shí)間:2005-1-16 我們都知道,云是由許多小水滴和小冰晶組成的,雨滴和雪花是由這些小水滴和小冰晶增長變大而成的。那么,雪是怎么形成的呢? 在水云中,云滴都是小水滴。它們主要是靠繼續(xù)凝結(jié)和互相碰撞并合而增大成為雨滴的。 冰云是由微小的冰晶組成的。這些小冰晶在相互碰撞時(shí),冰晶表面會(huì)增熱而有些融化,并且會(huì)互相沾合又重新凍結(jié)起來。這樣重復(fù)多次,冰晶便增大了。另外,在云內(nèi)也有水汽,所以冰晶也能靠凝華繼續(xù)增長。但是,冰云一般都很高,而且也不厚,在那里水汽不多,凝華增長很慢,相互碰撞的機(jī)會(huì)也不多,所以不能增長到很大而形成降水。即使引起了降水,也往往在下降途中被蒸發(fā)掉,很少能落到地面。 最有利于云滴增長的是混合云?;旌显剖怯尚”Ш瓦^冷卻水滴共同組成的。當(dāng)一團(tuán)空氣對(duì)于冰晶說來已經(jīng)達(dá)到飽和的時(shí)候,對(duì)于水滴說來卻還沒有達(dá)到飽和。這時(shí)云中的水汽向冰晶表面上凝華,而過冷卻水滴卻在蒸發(fā),這時(shí)就產(chǎn)生了冰晶從過冷卻水滴上"吸附"水汽的現(xiàn)象。在這種情況下,冰晶增長得很快。另外,過冷卻水是很不穩(wěn)定的。一碰它,它就要凍結(jié)起來。所以,在混合云里,當(dāng)過冷卻水滴和冰晶相碰撞的時(shí)候,就會(huì)凍結(jié)沾附在冰晶表面上,使它迅速增大。當(dāng)小冰晶增大到能夠克服空氣的阻力和浮力時(shí),便落到地面,這就是雪花。 在初春和秋末,靠近地面的空氣在0℃以上,但是這層空氣不厚,溫度也不很高,會(huì)使雪花沒有來得及完全融化就落到了地面。這叫做降"濕雪",或"雨雪并降"。這種現(xiàn)象在氣象學(xué)里叫“雨夾雪”。 同樣雪的大小也按降水量分類. 雪可分為小雪,中雪和大雪三類, 具體見表3.表3. 各類雪的降水量標(biāo)準(zhǔn)種類 小雪 中雪 大雪 24小時(shí)降水量 2.5以下 2.6-5.0 大于5.0 12小時(shí)降水量 1.0以下 1.1-3.0 大于3.0 雪花的形狀 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,連許多藝術(shù)家都贊嘆不止。但是,各種各樣的雪花形狀是怎樣形成的呢?雪花大都是六角形的,這是因?yàn)檠┗▽儆诹骄?。云中雪?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? 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。空氣已經(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。
雪是大氣中的水蒸氣聚集為水(也就是雨),在寒冷的季節(jié)(通常氣溫低于零度),下落會(huì)成為雪
5,冬天下的雪是怎么形成的呢
雪是怎樣形成的 我們都知道,云是由許多小水滴和小冰晶組成的,雨滴和雪花是由這些小水滴和小冰晶增長變大而成的。那么,雪是怎么形成的呢? 在水云中,云滴都是小水滴。它們主要是靠繼續(xù)凝結(jié)和互相碰撞并合而增大成為雨滴的?! ”剖怯晌⑿〉谋ЫM成的。這些小冰晶在相互碰撞時(shí),冰晶表面會(huì)增熱而有些融化,并且會(huì)互相沾合又重新凍結(jié)起來。這樣重復(fù)多次,冰晶便增大了。另外,在云內(nèi)也有水汽,所以冰晶也能靠凝華繼續(xù)增長。但是,冰云一般都很高,而且也不厚,在那里水汽不多,凝華增長很慢,相互碰撞的機(jī)會(huì)也不多,所以不能增長到很大而形成降水。即使引起了降水,也往往在下降途中被蒸發(fā)掉,很少能落到地面。 最有利于云滴增長的是混合云?;旌显剖怯尚”Ш瓦^冷卻水滴共同組成的。當(dāng)一團(tuán)空氣對(duì)于冰晶說來已經(jīng)達(dá)到飽和的時(shí)候,對(duì)于水滴說來卻還沒有達(dá)到飽和。這時(shí)云中的水汽向冰晶表面上凝華,而過冷卻水滴卻在蒸發(fā),這時(shí)就產(chǎn)生了冰晶從過冷卻水滴上"吸附"水汽的現(xiàn)象。在這種情況下,冰晶增長得很快。另外,過冷卻水是很不穩(wěn)定的。一碰它,它就要凍結(jié)起來。所以,在混合云里,當(dāng)過冷卻水滴和冰晶相碰撞的時(shí)候,就會(huì)凍結(jié)沾附在冰晶表面上,使它迅速增大。當(dāng)小冰晶增大到能夠克服空氣的阻力和浮力時(shí),便落到地面,這就是雪花。 在初春和秋末,靠近地面的空氣在0℃以上,但是這層空氣不厚,溫度也不很高,會(huì)使雪花沒有來得及完全融化就落到了地面。這叫做降"濕雪",或"雨雪并降"。這種現(xiàn)象在氣象學(xué)里叫“雨夾雪”?! ⊥瑯友┑拇笮∫舶唇邓糠诸? 雪可分為小雪,中雪和大雪三類, 具體見表3.表3. 各類雪的降水量標(biāo)準(zhǔn)種類 小雪 中雪 大雪24小時(shí)降水量 2.5以下 2.6-5.0 大于5.012小時(shí)降水量 1.0以下 1.1-3.0 大于3.0
水蒸氣慢慢升到空中,凝結(jié)成小冰晶,大量的冰晶堆積起來形成雪花,隨著重量的加重,形成降雪。
我們都知道,云是由許多小水滴和小冰晶組成的,雨滴和雪花是由這些小水滴和小冰晶增長變大而成的。那么,雪是怎么形成的呢? 在水云中,云滴都是小水滴。它們主要是靠繼續(xù)凝結(jié)和互相碰撞并合而增大成為雨滴的。 冰云是由微小的冰晶組成的。這些小冰晶在相互碰撞時(shí),冰晶表面會(huì)增熱而有些融化,并且會(huì)互相沾合又重新凍結(jié)起來。這樣重復(fù)多次,冰晶便增大了。另外,在云內(nèi)也有水汽,所以冰晶也能靠凝華繼續(xù)增長。但是,冰云一般都很高,而且也不厚,在那里水汽不多,凝華增長很慢,相互碰撞的機(jī)會(huì)也不多,所以不能增長到很大而形成降水。即使引起了降水,也往往在下降途中被蒸發(fā)掉,很少能落到地面。 最有利于云滴增長的是混合云?;旌显剖怯尚”Ш瓦^冷卻水滴共同組成的。當(dāng)一團(tuán)空氣對(duì)于冰晶說來已經(jīng)達(dá)到飽和的時(shí)候,對(duì)于水滴說來卻還沒有達(dá)到飽和。這時(shí)云中的水汽向冰晶表面上凝華,而過冷卻水滴卻在蒸發(fā),這時(shí)就產(chǎn)生了冰晶從過冷卻水滴上"吸附"水汽的現(xiàn)象。在這種情況下,冰晶增長得很快。另外,過冷卻水是很不穩(wěn)定的。一碰它,它就要凍結(jié)起來。所以,在混合云里,當(dāng)過冷卻水滴和冰晶相碰撞的時(shí)候,就會(huì)凍結(jié)沾附在冰晶表面上,使它迅速增大。當(dāng)小冰晶增大到能夠克服空氣的阻力和浮力時(shí),便落到地面,這就是雪花。 在初春和秋末,靠近地面的空氣在0℃以上,但是這層空氣不厚,溫度也不很高,會(huì)使雪花沒有來得及完全融化就落到了地面。這叫做降"濕雪",或"雨雪并降"。這種現(xiàn)象在氣象學(xué)里叫“雨夾雪”。 同樣雪的大小也按降水量分類. 雪可分為小雪,中雪和大雪三類, 具體見表3. 表3. 各類雪的降水量標(biāo)準(zhǔn) 種類 小雪 中雪 大雪 24小時(shí)降水量 2.5以下 2.6-5.0 大于5.0 12小時(shí)降水量 1.0以下 1.1-3.0 大于3.0 雪花的形狀 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,連許多藝術(shù)家都贊嘆不止。但是,各種各樣的雪花形狀是怎樣形成的呢?雪花大都是六角形的,這是因?yàn)檠┗▽儆诹骄怠T浦醒┗?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? 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。
6,雪花是怎么形成的
很簡單,由水與冷空氣產(chǎn)生的。就是說水的結(jié)晶體
雪花形成的條件:
天空中的云是由無數(shù)的水蒸氣和小水點(diǎn)所組成。在內(nèi)陸上的云層,大部分的小水點(diǎn)的直徑要比千分之四毫米還要少!可能很多人會(huì)認(rèn)為水是在攝氏零度時(shí)凝結(jié)成冰,但其實(shí)這個(gè)說法并不完全正確, 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(diǎn)并不會(huì)互相黏在一起,它也需要一些基本條件配合。首先,大氣里需要有著大量的水點(diǎn),是要令大氣飽和;同時(shí),大氣溫度要徘徊在水凝結(jié)的溫度 ,也即是攝氏零度。不過,純正的水點(diǎn)并不會(huì)在這溫度下凝固,這是因?yàn)樗c(diǎn)里沒有包含一種名為凝固核的粒子。這種凝固核通常會(huì)在攝氏零下十度形成,并會(huì)被水點(diǎn)所包圍和凝固。在天空中,水點(diǎn)需要黏附在一些物質(zhì)才能凝固,大氣里最容易找到的應(yīng)該是塵埃了,不過煙霧甚至細(xì)菌也可以作為所需的凝結(jié)粒子呢!
曾經(jīng)有一班蘇聯(lián)人對(duì)雪花進(jìn)行了研究,結(jié)果也支持了以上的說法。他們使用飛機(jī)在天空中投放一些以塵埃做成的人工粒子,然后收集和量度冰核 (凝結(jié)核),證實(shí)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(dāng)凝結(jié)核在攝氏零度以下時(shí),水點(diǎn)便會(huì)開始凝結(jié)成冰晶。由于那些水點(diǎn)是非常細(xì)小并且是看不到的,很多人誤以為這是升華作用。升華作用是指水蒸氣沒有經(jīng)過液態(tài)的過程而直接變成冰。
當(dāng)冰晶形成后,圍繞冰晶的水點(diǎn)會(huì)凝固并與冰晶黏在一起,細(xì)小的冰晶會(huì)吸引更多的水點(diǎn)而逐漸長成更大的冰晶,直至二至二百個(gè)冰晶連系在一起,形狀不同而且獨(dú)一無二的雪花便會(huì)根據(jù)大氣環(huán)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(dāng)雪晶碰到過冷的水點(diǎn)時(shí) ,它們會(huì)立刻凝固在一起,形成的軟粒子便是雪小球,而整個(gè)過程被稱為“蒙霜”。在溫和的區(qū)域里,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(gè)雪花有著至少上億個(gè)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(gè)過程都是有著六角對(duì)稱的特性,確是不可思議呢!
雪花的生長:
雪花形成的時(shí)候,大氣里水氣是飽和的,溫度則在攝氏零度以下。微細(xì)的冰晶會(huì)漸漸圍繞著凝結(jié)核。然后,冰晶連結(jié)在一起而雪花亦隨之誕生。這過程被稱為“結(jié)晶”。在結(jié)晶過程中,水分子會(huì)以它們的基本排列方式從液態(tài)變成固態(tài)。由于冰晶的基本模式是六角棱體,大部份冰晶的雛形都是六角形的。當(dāng)更多的水分子與冰晶結(jié)合后,,他們會(huì)由第一個(gè)六角形開始保持冰晶的形狀繼續(xù)向外生長。
雖然大部份冰晶形成時(shí)有著六邊對(duì)稱的特性,但是它們會(huì)因應(yīng)溫度的改變而做成很多不同形狀的變化。若溫度低于攝氏零下三十度,六角柱體的冰晶便會(huì)形成,典型的六角形的扁平片狀雪花會(huì)在攝氏零下十五度左右時(shí)形成。當(dāng)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(jì)的形狀的雪花便會(huì)產(chǎn)生。由于雪層越高,溫度越冷,因此六角柱狀的雪花通常會(huì)在高云形成。較低的云層通常會(huì)形成六角平面的片狀雪花,而不同形狀的結(jié)晶會(huì)在低云中產(chǎn)生。不過現(xiàn)實(shí)的情形更加復(fù)雜、不為人所知呢!
* 雪花的大小
很多人會(huì)把雪花想象成從天而降的雪,因此他們會(huì)假設(shè)雪花會(huì)和雪球差不多大小。事實(shí)上,雪花一詞是指個(gè)別的雪晶,而從天空降下來的雪稱為雪球,它聚集了數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)細(xì)小雪花黏在一起?,F(xiàn)在,你可以想象得到一個(gè)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,在一克里有著三千至一萬個(gè)這些雪花,有些較大的雪花直徑可能達(dá)到二厘米至四厘米(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厘米(2英寸)和包含在數(shù)百個(gè)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(gè)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(shí)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。處于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(xì)分為兩大類,一是片狀,另一類是柱狀。我們經(jīng)??吹奖容^美麗的雪花便是那些六邊對(duì)稱的片狀雪晶。它們通常會(huì)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,中空柱狀在是低于攝氏零下二十度形成。
如果我們希望找出大部分冰晶是六角棱體的原因,我們或許應(yīng)該首先了解一下水分子。水分子是由兩個(gè)氫原子以及一個(gè)氧原子(這便是我們常把水稱為H2O的原因),它們以一種很強(qiáng)的鍵——共價(jià)鍵, 黏合在一起。
當(dāng)液態(tài)的水分子被冷卻至凝固點(diǎn),水分子會(huì)互相碰撞,形成固態(tài)冰晶,然后它們會(huì)利用氫鍵結(jié)合在一起。若分子與分子之間結(jié)合,便會(huì)更穩(wěn)定。相對(duì)來說,最穩(wěn)定的排列方式是以六角形狀把六個(gè)水分子黏在一起,這也是為什么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(shí)候,它們大部份會(huì)黏在六角形冰芯片的角上,這是由于六角形的角比邊更容易吸引水分子。因此,角會(huì)是雪花生長的起步點(diǎn)呢!
* 雪花的獨(dú)有性
很久以前,一位科學(xué)家曾作一個(gè)有關(guān)雪花的研究,他使用顯微鏡來觀察大約五千個(gè)雪花的形狀。令他感到出奇的是,竟然找不到任何兩個(gè)形狀完全相同的雪花,每一個(gè)雪花都擁有自己的獨(dú)有圖案而從不重復(fù)的。
科學(xué)家其后嘗試找出這個(gè)雪花的奧秘,結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)雪花對(duì)于大氣環(huán)境的改變是極度敏感的。即使氣溫或水份子飽和度出現(xiàn)微小的改變,雪花生長的圖案也可能有很明顯的改變。在大氣里,氣溫和飽和度是不斷改變的,因此我們很難找到兩個(gè)完全相同雪晶。
事實(shí)上,雪花有多尖銳能反映其生長環(huán)境。例如,我們能夠看到一個(gè)片狀主體時(shí),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(huì)形成。 此外,雪花在空氣中飄浮的時(shí)間越長,圖案會(huì)越復(fù)雜。
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,連許多藝術(shù)家都贊嘆不止。但是,各種各樣的雪花形狀是怎樣形成的呢?雪花大都是六角形的,這是因?yàn)檠┗▽儆诹骄?。云中雪?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?
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。
雪花是空中的水蒸汽遇冷凝結(jié)成的。在一般情況下,水蒸汽先凝成水,然后才能結(jié)冰。雪花卻是直接由水蒸汽凝結(jié)成的。
雪花是什么顏色?看起來,雪花是白的。實(shí)際上,雪是冰的晶體,冰晶是無色透明的??墒撬拿恳幻娑枷笠粋€(gè)小鏡子,反射光線的能力非常強(qiáng),就顯示出了白顏色。
雪花有多大?雪花最大的直徑還超過2毫米。我們常見的鵝毛大雪,那種雪片似在降落過程中,許多雪花粘結(jié)在一塊形成的。
雪花有多重?雪花非常輕,五千朵到一萬朵雪花才有一克重。一立方米新雪有六十億朵到八十億朵雪花。
雪花是什么形狀?雪花的形狀千差萬別,每一朵雪花都是一件精致的藝術(shù)品。到現(xiàn)在,已經(jīng)知道雪花有兩萬種不同的圖案。不過它基本上是六角形的。
7,冬天的雪是怎樣形成的
雪(snow)是由大量白色不透明的冰晶(雪晶)和其聚合物(雪團(tuán))組成的降水。雪是水在空中凝結(jié)再落下的自然現(xiàn)象,或指落下的雪花。雪是水在固態(tài)的一種形式。雪只會(huì)在很冷的溫度及溫帶氣旋的影響下才會(huì)出現(xiàn),因此亞熱帶地區(qū)和熱帶地區(qū)下雪的機(jī)會(huì)較微小。水是地球上各種生靈存在的根本,水的變化和運(yùn)動(dòng)造就了我們今天的世界。在地球上,水是不斷循環(huán)運(yùn)動(dòng)的,海洋和地面上的水受熱蒸發(fā)到天空中,這些水汽又隨著風(fēng)運(yùn)動(dòng)到別的地方,當(dāng)它們遇到冷空氣,形成降水又重新回到地球表面。這種降水分為兩種:一種是液態(tài)降水,這就是下雨;另一種是固態(tài)降水,這就是下雪或下冰雹等。
水是地球上各種生靈存在的根本,水的變化和運(yùn)動(dòng)造就了我們今天的世界。在地球上,水是不斷循環(huán)運(yùn)動(dòng)的,海洋和地面上的水受熱蒸發(fā)到天空中,這些水汽又隨著風(fēng)運(yùn)動(dòng)到別的地方,當(dāng)它們遇到冷空氣,形成降水又重新回到地球表面。這種降水分為兩種:一種是液態(tài)降水,這就是下雨;另一種是固態(tài)降水,這就是下雪或下冰雹等。大氣里以固態(tài)形式落到地球表面上的降水,叫做大氣固態(tài)降水。雪是大氣固態(tài)降水中的一種最廣泛、最普遍、最主要的形式。冬季,我國許多地區(qū)的降水,是以雪的形式出現(xiàn)的。由于降落到地面上的雪花的大小、形狀、以及積雪的疏密程度不等。因此,氣象上的降雪等級(jí)是以雪融化后的水來度量的。氣象上一般把雪按24小時(shí)內(nèi)降水量分為4個(gè)等級(jí):0.1-2.4毫米的雪稱為小雪;2.5-4.9毫米的雪稱為中雪;5.0-9.9毫米的雪稱為大雪;10毫米以上(含10毫米)的雪稱為暴雨。從降水量看,即使暴雪的量級(jí)也僅僅相當(dāng)于雨量中的中雨。粗略地估計(jì),10毫米深的積雪僅能融化為1毫米的水。 補(bǔ)充: 大氣固態(tài)降水是多種多樣的,除了美麗的雪花以外,還包括能造成很大危害的冰雹,還有我們不經(jīng)常見到的雪霰和冰粒。 由于天空中氣象條件和生長環(huán)境的差異,造成了形形色色的大氣固態(tài)降水。這些大氣固態(tài)降水的叫法因地而異,因人而異,名目繁多,極不統(tǒng)一。為了方便起見,國際水文協(xié)會(huì)所屬的國際雪冰委員會(huì),在征求各國專家意見的基礎(chǔ)上,于1949年召開了一個(gè)專門性的國際會(huì)議,會(huì)上通過了關(guān)于大氣固態(tài)降水簡明分類的提案。這個(gè)簡明分類,把大氣固態(tài)降水分為十種:雪片、星形雪花、柱狀雪晶、針狀雪晶、多枝狀雪晶、軸狀雪晶、不規(guī)則雪晶、霰、冰粒和雹。前面的七種統(tǒng)稱為雪。為什么后面三種不能叫做雪呢?原來由氣態(tài)的水汽變成固態(tài)的水有兩個(gè)過程,一個(gè)是水汽先變成水,然后水再凝結(jié)成冰晶;還有一種是水汽不經(jīng)過水,直接變成冰晶,這種過程叫做水的凝華。所以說雪是天空中的水汽經(jīng)凝華而來的固態(tài)降水
水是地球上各種生靈存在的根本,水的變化和運(yùn)動(dòng)造就了我們今天的世界。在地球上,水是不斷循環(huán)運(yùn)動(dòng)的,海洋和地面上的水受熱蒸發(fā)到天空中,這些水汽又隨著風(fēng)運(yùn)動(dòng)到別的地方,當(dāng)它們遇到冷空氣,形成降水又重新回到地球表面。這種降水分為兩種:一種是液態(tài)降水,這就是下雨;另一種是固態(tài)降水,這就是下雪或下冰雹等。大氣里以固態(tài)形式落到地球表面上的降水,叫做大氣固態(tài)降水。雪是大氣固態(tài)降水中的一種最廣泛、最普遍、最主要的形式。大氣固態(tài)降水是多種多樣的,除了美麗的雪花以外,還包括能造成很大危害的冰雹,還有我們不經(jīng)常見到的雪霰和冰粒。由于天空中氣象條件和生長環(huán)境的差異,造成了形形色色的大氣固態(tài)降水。這些大氣固態(tài)降水的叫法因地而異,因人而異,名目繁多,極不統(tǒng)一。為了方便起見,國際水文協(xié)會(huì)所屬的國際雪冰委員會(huì),在征求各國專家意見的基礎(chǔ)上,于1949年召開了一個(gè)專門性的國際會(huì)議,會(huì)上通過了關(guān)于大氣固態(tài)降水簡明分類的提案。這個(gè)簡明分類,把大氣固態(tài)降水分為十種:雪片、星形雪花、柱狀雪晶、針狀雪晶、多枝狀雪晶、軸狀雪晶、不規(guī)則雪晶、霰、冰粒和雹。前面的七種統(tǒng)稱為雪。為什么后面三種不能叫做雪呢?原來由氣態(tài)的水汽變成固態(tài)的水有兩個(gè)過程,一個(gè)是水汽先變成水,然后水再凝結(jié)成冰晶;還有一種是水汽不經(jīng)過水,直接變成冰晶,這種過程叫做水的凝華。所以說雪是天空中的水汽經(jīng)凝華而來的固態(tài)降水。(右圖為十種大氣固態(tài)降水示意圖,從上向下分別為:雪片、星形雪花、柱狀雪晶、針狀雪晶、多枝狀雪晶、軸狀雪晶、不規(guī)則雪晶、霰、冰粒、雹)。
雪的形成:當(dāng)云的溫度低于0度時(shí),水蒸氣就會(huì)變成小冰粒,小冰粒聚集在一團(tuán)以后就形成了雪花落在地面上。
我們都知道,云是由許多小水滴和小冰晶組成的,雨滴和雪花是由這些小水滴和小冰晶增長變大而成的。那么,雪是怎么形成的呢? 在水云中,云滴都是小水滴。它們主要是靠繼續(xù)凝結(jié)和互相碰撞并合而增大成為雨滴的。 冰云是由微小的冰晶組成的。這些小冰晶在相互碰撞時(shí),冰晶表面會(huì)增熱而有些融化,并且會(huì)互相沾合又重新凍結(jié)起來。這樣重復(fù)多次,冰晶便增大了。另外,在云內(nèi)也有水汽,所以冰晶也能靠凝華繼續(xù)增長。但是,冰云一般都很高,而且也不厚,在那里水汽不多,凝華增長很慢,相互碰撞的機(jī)會(huì)也不多,所以不能增長到很大而形成降水。即使引起了降水,也往往在下降途中被蒸發(fā)掉,很少能落到地面。 最有利于云滴增長的是混合云?;旌显剖怯尚”Ш瓦^冷卻水滴共同組成的。當(dāng)一團(tuán)空氣對(duì)于冰晶說來已經(jīng)達(dá)到飽和的時(shí)候,對(duì)于水滴說來卻還沒有達(dá)到飽和。這時(shí)云中的水汽向冰晶表面上凝華,而過冷卻水滴卻在蒸發(fā),這時(shí)就產(chǎn)生了冰晶從過冷卻水滴上"吸附"水汽的現(xiàn)象。在這種情況下,冰晶增長得很快。另外,過冷卻水是很不穩(wěn)定的。一碰它,它就要凍結(jié)起來。所以,在混合云里,當(dāng)過冷卻水滴和冰晶相碰撞的時(shí)候,就會(huì)凍結(jié)沾附在冰晶表面上,使它迅速增大。當(dāng)小冰晶增大到能夠克服空氣的阻力和浮力時(shí),便落到地面,這就是雪花。 在初春和秋末,靠近地面的空氣在0℃以上,但是這層空氣不厚,溫度也不很高,會(huì)使雪花沒有來得及完全融化就落到了地面。這叫做降"濕雪",或"雨雪并降"。這種現(xiàn)象在氣象學(xué)里叫“雨夾雪”。 同樣雪的大小也按降水量分類. 雪可分為小雪,中雪和大雪三類, 具體見表3. 表3. 各類雪的降水量標(biāo)準(zhǔn) 種類 小雪 中雪 大雪 24小時(shí)降水量 2.5以下 2.6-5.0 大于5.0 12小時(shí)降水量 1.0以下 1.1-3.0 大于3.0 雪花的形狀 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,連許多藝術(shù)家都贊嘆不止。但是,各種各樣的雪花形狀是怎樣形成的呢?雪花大都是六角形的,這是因?yàn)檠┗▽儆诹骄?。云中雪?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?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。空氣已經(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。