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雪花是如何形成的?

科普小知识2022-10-20 21:09:31
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空气运动中的水蒸气如何形成天空中的降雪?如果温度低于零度可以吗?不,水蒸气需要两个条件才能结晶并形成雪。

一个条件是水蒸气饱和。空气在一定温度下所能容纳的最大水蒸气量被称为饱和水蒸气。空气达到饱和的温度称为露点。当饱和空气冷却到露点以下时,空气中多余的水蒸气会变成水滴或冰晶。因为冰表面的饱和水蒸气含量低于水表面的饱和水蒸气含量,所以冰晶生长所需的水蒸气饱和度低于水滴。换句话说,只有当相对湿度(相对湿度是指在相同温度下空气中的实际水蒸气压力与空气中的饱和水蒸气压力之比)不小于100%时,水滴才能生长。另一方面,即使相对湿度低于100%,冰晶也会生长。例如,当气温为-20℃时,相对湿度仅为80%,冰晶可以生长。温度越低,冰晶生长所需的湿度越小。因此,在高海拔和低温环境中,冰晶比水滴更容易产生。

另一个条件是空气中必须有凝结核。有些人做过实验。如果没有凝结核,空气中的水蒸气在凝结成水滴之前会过饱和到相对湿度超过500%的程度。然而,这样大的过饱和不会存在于自然大气中。所以如果没有凝结核,我们将很难看到地球上的雨雪。凝结核是悬浮在空气中的微小固体颗粒。理想的凝结核是那些吸收最多水分的粒子。例如,海盐、硫酸、氮气和其他化学物质的微粒。这就是为什么我们有时会看到天空中有云,但没有雪。在这种情况下,人们经常使用人工降雪。