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雪花是什么形状的写一句话一年级,一年级描写雪花的样子

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说到雪花,大部分人都会想到冰雪奇缘这部迪士尼经典电影,但是笔者不得不来吐槽一下,迪士尼真的应该去花点钱去咨询一下专业人士雪花的构造。例如这个冰雪奇缘二海报上这个雪花就不符合地球物理的规则。接下来,笔者会大致的介绍一下雪花的结构和形成原理。

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上图就出现在诸多雪花的衍生作品中。

当然了,除了艺术中,神奇的雪花在科学界也占有一席之地。早在1611年,开普勒(就是发现开普勒定律的那个)就着手研究雪花,而后有一个日本的物理学家Nakaya在1930年代仔细研究了雪晶形成的原因和条件。

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在解释为什么雪花会有这样的变化之前,我们首先考虑雪花是怎么形成的。

雪花的初始形态只是一粒超小的冰晶。当很多过冷状态的水蒸气和一粒超小的杂质碰在一起,就会发生凝结核,形成这颗超小的底面大致为正六边形的冰晶。

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因为六个角更容易接触到水蒸气,所以六个角最先形成分叉,也就是形成我们看到的雪花分枝的样子。这个很好理解,离冰晶远一点的水蒸气没有加入到结晶的过程,而冰晶的那六个角就是离冰晶中心最远的,就离其他水蒸气更近,也就更容易形成新的结晶。这个过程会形成一个正向反馈——离得越远结晶越快。

当然雪花在自然条件下也不可能静止在那里结晶——雪花会因为空气的流动而变化,准确来说,是因为空气的流动带来的湿度和温度的变化。这也是为什么我们看到的雪花的形状千姿百态。

而雪花各个面受到相同的天气影响,从而各个面的延伸速度在那个时刻是相同的,这也是为什么我们看到的雪花都是对称的。而各个雪花在同一个云层中运动的轨迹是不同的,所以它们的形状也是不同的,这就是为什么在自然条件下,没有两片雪花是一样的。

但是在实验室中,科学家们可以控制这些条件。下面一张图就是KGLibbrecht在实验中制作的两片雪花,他们几乎看上去一模一样。所以“没有一片雪花是一样的”的名言也就不那么浪漫了。

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现在,我们回到这张图来回答一下,为什么雪花的形状会随着温度湿度变化而变化?

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KGLibbrecht提出来一个物理模型——SDAK——来解释这张图。简单来说就是凝结核需要能量,在不同温度下,棱面和底面凝结核所需要的能量不同,从而导致这两种面的生长速度不同,具体的理论可以参考下面的论文链接:

不代表中科院物理所立场

雪可以柔软蓬松,也可以看起来刺痛和冰冷或非常适合滑雪或易于融化。区别在于雪花的形状。他们并不单单像你在表情符号中看到的那样。研究人员分类了多达108种雪花,但根据加利福尼亚理工学院的物理学家肯尼斯·利伯布雷希特(KennethLibbrecht),您可以将它们分为四大类:盘,柱,针和树突型。

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通过在实验室中生成雪花,Libbrecht等科学家发现,获得某一种形状的雪花而不是另一种形状的关键是温度和湿度。当湿度过高使得空气不能再保持水时,会形成雪晶。然后蒸气冷凝成液滴,开始冻结。较高的湿度使晶体呈现更复杂的形状-当空气变干时,雪花形成越来越慢,呈现出更简单的形态。

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盘状雪花

很轻很平的六面的平板状是最常见的雪花之一。大部分降雪是包含平板形状和其他形状的混合物。Libbrecht在两套条件下做雪花:5°F以下或刚刚低于冰点。

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柱状雪花

柱状雪花,当柱状雪花落在你的袖子上时,它看起来像白发,但是靠近看,你可以看到更细腻的细节。这种类型倾向于在非常低的温度下形成,这使得它们不太可能粘在一起。有点像沙子一样的雪。

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针状雪花

尽管外观简单,针状雪花实际上比柱或板更为复杂。在中等程度的湿度下,它们会像鱼骨般的枝条一样长成长条细柱。这种结构使得雪花非常紧密地组合在一起,因此当他们落到地面时,它们为下坡滑雪者制作创造了一个完美的毯子,也非常适合柔成雪球。

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树突状雪花

这种复杂的雪花的秘密成分是相对较高的湿度。空气中含有大量的水分,蒸汽会更快地凝结,冰晶分支更多。因为树突有这么多的分支,所以积雪中有很多空隙,就产生了最蓬松的雪。

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