雪片
雪片は多様で複雑な形状を持ち、「二つとして同じものはない」と言われる。実験室ではほぼ同一の雪片が得られているものの、自然界で発見される見込みは薄い。同じ形状の雪片を見つけようとする試みを最初に行ったウィルソン・ベントレーは、1885年以来数限りない雪片を顕微鏡で撮影し、今日われわれが知っている様々な形状を発見した。
世界で初めて人工雪を作成した中谷宇吉郎は、その結晶形を成長チャンバーの温度と全含水量に関連付けて「中谷ダイアグラム」と呼ばれる図に表した。小林禎作はこれを改良し、水蒸気飽和度に基づく「小林ダイアグラム」を作り出した。その概要は以下の表の通りである。
雪片の形状は主に形成時の温度と湿度によって決まる。もっとも一般的な雪の粒子は不定形である。氷点下-3 °Cまでの低温空気の中では板状の結晶(薄く平面的)が作られる。さらに温度が下がると-8 °Cまでは中空の柱、角柱、針状の形となる。
凍結した水滴は過飽和環境において成長する。ここでは氷点下の温度で空気が氷に対して過飽和であるときを考えているが、水の飽和蒸気圧は氷より高いので水に対しても過飽和であるとは限らない。空気中の気相水分子が氷晶表面に当たって凝華することで成長は行われる。それによって大気中の水蒸気が減少すると、周囲の水滴が気化して補う。つまり水滴が減った分だけ氷晶は増大する。液体の水は存在度が高いため水滴ははるかに数が多く、氷晶は水滴を消費しながら数百マイクロメートルから数ミリメートルの大きさにまで成長することができる。この現象はヴェゲナー=ベルシェロン過程として知られる。粒径が増えると大気中での落下速度が増加し、それによりほかの雲粒と衝突・併合してクラスター化することもあるため、氷晶は効率的な降水源となる。地面に落下する氷粒子は通常この種の併合体である。氷晶が多くの液滴を併合して霧氷状のボールとなったものは霰と呼ばれる。
ギネス世界記録が認定する最大の雪片(併合体)は1887年1月にモンタナ州フォートキーオ(英語版)に降ったもので、差し渡し38 cmとされている。ある農民の報告によるこの記録は疑わしいものだが、8~10 cmの雪粒子は実際に観測されている。単結晶では10セント硬貨大(直径約18 mm)の観測例がある。