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用显微镜来看看冬天美景—雪花

来源:上海蒲柘光电仪器有限公司 作者:上海蒲柘光电 日期:2020-01-14 11:20:10

显微镜下雪花为什么多为六角形呢?今年的首都北京已经下了几场雪了,寒冷的冬天有了雪的点缀显得格外美丽,那么它是如何形成的呢?这还得从物理学中水的形状变化说起。

原来,雪花一般是由水汽在小冰晶上凝华增大而形成的,显微镜观察下的六角形状同水汽凝华的结晶习性有关。众所周知,一般情况下,水的形态变化,总是先由水蒸气凝结为水,再由水冻结成冰。云中水汽遇冷凝结成雨滴,再冷则冻结为冰雹。而雪则不同,大多数是由水汽直接形成冰晶。这种跳跃了液态阶段,由气体直接变成固体的过程,不叫凝结,而叫凝华。

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在常温常压下,由水汽凝华而成的冰晶属于六方晶系,用显微镜来看它的分子以六角形的为最多。由于冰晶的尖角处位置特别突出,水汽供应最充分,凝华增长得最快,所以便在六角形的冰晶楞角上长出一个个新的枝杈,最后变成了六个花瓣样的雪花或者枝状、柱状、针状、星状雪花。这六方晶体具有四个结晶轴,其中三个叫辅轴,排列在同一个平面上,相互以60度角相交;另一个轴叫主轴,与三个辅轴构成的平面垂直。冰晶在变成雪花前,总是在云中不停地运动着,而它周围的水汽条件也在不断地发生变化,水汽的继续凝华常沿这些轴进行,成为雪花形成的主要物理过程。如果主轴增长快,形成的雪花便呈六角柱状,反之,若辅轴增长快,形成的雪花则呈片状或扇状。

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