昨夜,北京迎来了今年的第二场雪,飞雪漫舞、银装素裹,雪景带给人无尽美的享受。其实,每一片雪花的美也很令人震撼。你要是不信,就跟着本文先睹为快!
(Photo by Aaron Burden on Unsplash)
撰文 | 瞿立建
编辑 | 小赛

我们的雪花欣赏之旅从最小的雪晶——钻石尘开始。

钻石尘(Diamond-dust)

冬天特别冷的日子里,在阳光或明亮的路灯照射下,周围空气中一闪一闪亮晶晶,好像碎钻撒空中,因此被称为“钻石尘”。
2018年12月30日凌晨,武汉飘落钻石尘。(图源:根据长江日报微博视频制作。)
日本北海道钻石尘。(图源:根据央视视频制作。)
钻石尘不是天上下钻石,而是水蒸气凝结成的冰晶。
钻石尘是六棱柱状的,非常小,几十分之一毫米大,不能被肉眼直接看见,在亮光照射下,六个平面的反射光使我们注意到它们。
钻石尘是最小的雪晶,呈六棱柱状。(图源:snowcrystals.com)
平常的雪花还在云里面最初的样子就是钻石尘。

星树状(Stellar Dendrites)

钻石尘可遇不可求,但星树状雪晶轻易可见。下雪的时候,你仔细看看飘落在你衣袖(最好是黑色衣服)上的雪,一般就是星树状。术语雪晶在日常口语中叫做雪花,就因为此种雪晶。
雪花一词来自星树状雪晶——最常见的雪晶。(图源:The Snowflake: Winter’s Frozen Artistry 2015)
这种最常见的雪花,大的可以达5毫米以上,但非常薄,厚度只有几十微米。
雪花侧视图,可见雪花非常薄。(图源:The Snowflake: Winter’s Frozen Artistry 2015)
长得像蕨类植物的叶子那样的雪晶看着很复杂,但形状很规整,除了六个主枝很规整,各侧枝也很规整,与主枝夹角都是60°,相邻互相平行侧枝互相平行,只是侧枝间距是随机的。
长得像蕨类植物的叶子的雪晶,有序和随机共存。(图源:The Snowflake: Winter’s Frozen Artistry 2015)
滑雪爱好者会比较喜欢长得像蕨类植物的叶子那样的雪晶,因为这样的雪落地之后,堆积比较蓬松,在上面滑雪更爽。
长得像蕨类植物的叶子那样的雪晶,落地之后,堆积比较蓬松,和滑雪更配哦。(图源:The Snowflake: Winter’s Frozen Artistry 2015)

星盘状(Stellar Plates)

没有侧枝的雪花,我们称为星盘状雪花。星盘状雪花一般比星树状雪花小。星盘状雪花最明显的特点在于处处体现着六重对称性。
星盘状雪花。(图源:The Snowflake: Winter’s Frozen Artistry 2015)
有时候,星盘状雪花只有“主盘”,并明显分成了六部分,像切好的六边形披萨。
只有主盘的星盘状雪花。(图源:The Snowflake: Winter’s Frozen Artistry 2015)

柱状和针状

除了雪花专业人士,普通人一般意识不到柱状和针状雪花的存在,其实它们并不罕见。一个原因是,它们太小了。下次下雪的时候,你可以带个放大镜,仔细看看飘落在你衣袖上的雪花,看看能否发现它们的踪影。不过,要看到它们的细节,还得有显微镜才行。
柱状和针状雪花为细长的六角柱形,样子像铅笔,只是端面不是平的,呈现为浑圆形。比较粗的柱状雪花的两端会有圆锥形的孔洞。
柱状雪花的两端一般会有圆锥形的孔洞。(图源:The Snowflake: Winter’s Frozen Artistry 2015)
柱状雪花长大过程中,会逐渐在两端一分为二,变成针状雪花。
柱状雪花在两端一分为二,变成针状雪花。(图源:The Snowflake: Winter’s Frozen Artistry 2015)
多个柱状雪花可以从同一个地方生长出来,看起来像子弹花。
多个柱状雪花可以从同一个地方生长出来,看起来像子弹花。(图源:The Snowflake: Winter’s Frozen Artistry 2015)

冠柱形(Capped Columns)

冠柱形雪花也是我们不熟悉的雪花,但并非稀有,你要是刻意去找,还是比较容易找到。冠柱形雪花有各种大小和形状,观察起来,乐趣无穷。
典型的冠柱形雪花。红色为拍照时打的光。(图源:The Snowflake: Winter’s Frozen Artistry 2015)
冠柱形雪花的侧视图(左)和分别从“车轮”看过去的俯视图(中、右)(图源:The Snowflake: Winter’s Frozen Artistry 2015)

双盘形(Double Plates)

冠柱形雪花两“车轮”中间的柱如果很短,这样的雪花叫做双盘形雪花。
乍看上去看像星盘形雪花,如果仔细看,会看到还有一个盘,与正对我们的盘错开约三分之一。(图源:The Snowflake: Winter’s Frozen Artistry 2015)
双盘形雪花侧视图。(图源:The Snowflake: Winter’s Frozen Artistry 2015)
双盘形雪花的两个盘大小不一样,因为它们在生长过程中要竞争水蒸气,结果就是先开始长的盘占得先机,最后长得较大。

三角形

三角形雪花其实与六角盘形雪花是一类,只不过雪花在长大过程中,三个面比另外三个面长得快,最后呈现为三个角被截掉的三角形雪花。
三角形雪花。(图源:snowcrystals.com)
三角形雪花形成与空气流动密切相关。

十二角星形

十二角星形雪花是两个平常的六角星形雪花碰撞之后结合在一起形成。
十二角星形雪花。(图源:The Snowflake: Winter’s Frozen Artistry 2015)
两个六角星形雪花的随机碰撞怎么能形成这么规整的十二角星形雪花?
这可能是选择性偏差的结果。人们只会注意好看的十二角星形雪花,不好看的直接被忽视了。两个六角星形雪花彼此错开30°碰在一起,会形成好看的十二角星形雪花,如果碰撞不这么巧,形成的就是一坨冰而已,不能吸引人多看一眼。

结淞雪花(Rimed Snowflakes)

你知道美丽的雾凇吧,那是液滴结的冰。不仅仅是树上能结雾凇,雪上也可以。云中长出的雪晶与水滴相撞,水滴在雪上结成冰,即凇,这样的雪花就是结凇雪花。
雪花长成之后再结凇,依然保持美丽。(图源:The Snowflake: Winter’s Frozen Artistry 2015)
结凇雪花如果以凇为主,被称为“霰”(Graupel)。霰没有多少美感可言。
雪花结上厚厚的凇,被称为“霰”(Graupel),外观不让人觉得美丽。(图源:The Snowflake: Winter’s Frozen Artistry 2015)
看了这么多雪花,你有没有想过——

什么是雪花?

雪花就是被冻住的雨吗?非也。雨夹雪天气中的雪是被冻住的雨,与下雪天下的雪是不一样的,差别在于前者没有规整的外形,而后者有规整的外形。
冬季四种降水:雪、雨夹雪、冻雨、雨。(图源:weather.gov)
规整的外形的物质称为晶体,雪花就是水的晶体。雪花外形规整是因为内部水分子排列得整齐。液态的水和雨夹雪中的雪没有规整外形,因为内部水分子就是乱七八糟的。

雪花是怎么形成的?