世界上真的不存在两片完全相同的雪花吗?
据国外媒体报道,每一片雪花在降落前都会在空中飘动很长时间。在这段漫长的旅程中,他们将错过数亿片雪花。据说世界上没有两片完全相同的雪花。但事实真的是这样吗?
简而言之:是的,每片雪花都是不同的。当雪花第一次形成时,你可能会发现一些极其相似的雪花。然而,在雪花完全形成之后,每一片的结构是不同的,尽管有些只是微小的角度差异。
为了理解雪花形状如此独特的原因,有必要弄清楚它们最初是如何形成的。首先,从海洋、河流和湖泊蒸发的水将以水蒸气的形式进入大气层,形成我们看到的云。在夏天,这些云会轻轻地飘过空气,给地面带来一片片阴影。但是到了冬天,情况就不同了。冷空气将水蒸气分子冷却成微小的水滴,凝结在周围的颗粒上,如花粉或灰尘。这些微小的冰晶就像“婴儿大小”的雪花,很快就会生长并成形。
这些冰晶会在空中上下浮动,在途中与水蒸气分子碰撞。一旦水蒸气与冰晶接触,水蒸气将直接从气态变成固态,并附着在最初的雪晶核上。这个过程会反复发生,使雪花从一个几乎看不见的小晶核逐渐成长为一个成形的雪花。在适当的条件下,雪花会落到地上。
然而,即使知道这一点,仍然很难相信世界上没有两片完全相同的雪花。然而,读完下面的内容,你会明白雪花的形成过程可以完全保证它们的独特性。
虽然许多雪花叠在一起看起来很相似,但是如果它们分开,每个雪花都有自己的特点。
当冰晶开始聚集并形成雪花时,它们看起来都非常相似。这主要是因为水分子中氢原子和氧原子的结合导致冰晶的晶格通常是六边形的。这六条边中的一些可能是弯曲的。与光滑和一致的部分相比,不均匀的部分更容易吸引水分子凝结并逐渐成长为几个分支。然而,越来越多相同的结构将形成在每一个分支,最终它将逐渐成为一个精细,精致和完美对称的雪花。
如果雪花在最初几个步骤后停止生长,我们会发现更多非常相似的雪花。然而,雪花将继续吸引越来越多的晶体,逐层膨胀,最终形成独特的图案。
在这些冰晶聚集的过程中,其他“客人”也会加入这个盛大的“聚会”。这些“客人”主要指环境因素,尤其是湿度和温度。这两个是决定雪花是变大还是散开的关键因素。
温度在冰晶的形成和结构中起着至关重要的作用。在零下2.8到0摄氏度之间,冰晶会呈薄片或棱柱状。这些是典型的六边形雪花结构,但人们对它们不太感兴趣。
如果温度再下降几度,冰晶就会呈现针状。然而,如果再降低几度,新生长的冰晶就会变成空心的圆柱。在严寒下,雪花会变成有无数树枝的星星。
湿度对雪花的影响不可低估。在低湿度条件下,雪花形状通常是平的。在更高的湿度下,更多的冰晶会聚集在雪花的角落。
在寒冷的环境中,只需要多一点湿度就能制造出令人惊叹的雪花。它们的结构就像一件来自天堂的艺术品。
雪花的整体形状也有很大的不同。有些非常小,像白砂糖。有些会一层接一层地堆积起来,形成巨大的雪花。例如,1887年落在蒙大拿州的雪花直径为38厘米,创下了世界纪录。
物理因素和天气条件决定了雪花的形状和大小。数学决定了每片雪花都是独一无二的。
每片雪花都由大量水分子组成。据估计,一片雪花含有多达10到18次方的水分子。由于雪花的每一分支上会出现更多的分支,其他晶体可能会以不同的方式加入。一些科学家说,雪花上晶体的可能组合数量或宇宙中所有原子的两倍组成晶体组合。
这些数字太大了,让人无法理解。然而,如果上述数学计算是真的,就不可能在过去、现在和未来看到两个完全相同的雪花。
此外,还有各种因素会影响雪花的形成。即使温度和湿度稍有波动,也会改变晶体结构。灰尘等异物也可能改变晶体的形状。此外,水分子与形成的晶核碰撞的角度也很关键。
所有的变量都可以被描述为在地球表面不断流动的大气中快速变化。即使只有很短的距离,情况可能每天都不一样。这些因素对晶体和雪花的影响远远超出了人类的测量。
雪花在空中盘旋和漂浮时,会不断地与其他雪花碰撞。有些树枝可能会折断,但新的树枝会很快生长,进一步增加每片雪花的独特性。
总之,每一朵雪花都是独一无二的。它们纤细、小巧、转瞬即逝,这充分证明了我们的世界和宇宙是多么奇妙和迷人,它们变化的速度有多快。
上一篇:电风扇涉及到的物理知识