人们很早就开始留意雪花的形状了。《韩诗外传》曾记载:“凡草木花多五出,雪花独六出。”即雪花是六瓣、六角形的。那么,雪花为什么大多都是六角形呢?
其实这和水汽凝华结晶时的晶体习性有关,水汽凝华结晶成的雪花和天然水冻结的冰都属于六方晶系。水晶也和冰晶一样,是六方晶系中的一种,不同的是,水晶是一氧化硅的结晶,而冰晶是水的结晶。
六方晶系由四个结晶轴构成,其中三个辅轴在一个基面上,互相以60°的角度相交,第四轴(主晶轴)与三个辅轴所形成的基面垂直。当水汽凝华结晶时,倘若主晶轴发育得比另外三个辅轴快,并且延伸很长,那么晶体就会形成柱状;而如果主晶轴发育慢,且很短,那么晶体就形成片状。雪花之所以都是六角形,是因为它沿主晶轴方向晶体生长的速度要比沿三个辅轴方向慢得多。
除六边形雪花之外,科学家们还发现了自然界中三角形雪花的存在。为揭开谜底,科学家们在实验室中模拟与自然降雪相似的条件以制造雪花,通过记录各种不同形状的雪花晶体,最终发现,一些三角形雪花晶体仍然有六个边,只是因为它们都由三长三短的六条边构成,所以看上去像三角形。科学家指出,这种情况一般是由于雪花在降落的过程中,微小的尘埃颗粒等杂质会使雪花的某个边缘产生倾侧,在风力作用下,向下倾侧的边缘会生长得更快,从而形成三角形。
虽然雪花的基本形状是六角形,但在细微形态上却存在很多差别。世界上很多雪花图案搜集者,他们拍摄了成千上万张雪花照片,发现了大量不同的雪花。雪花的魅力在于虽然它的基本形状都是六角形,但是在大自然中却几乎找不出两朵完全相同的雪花,如同地球上找不出两个完全相同的人一样。
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作者: 岑珍妮