雪花的種類與結構

「六齣飛花入戶時，坐看青竹變瓊枝。」古人在詩句中，描繪出雪花」六齣「的形狀以及潔白的顏色。類似的描述還有很多。在《韓詩外傳》中有語言道：「凡草木花多五齣，雪花獨六齣。」因而稱雪花為六齣花。古代還有很多類似的詩句講述了雪花六片花瓣的形狀，如唐宋之問《奉和春日玩雪應制》詩中就有「瓊章定少千人和，銀樹長芳六齣花。」這種「六齣」的花瓣實際反映了雪花的形狀特徵。

雪花的形態也並非人們想象的那麼簡單，它有多種多樣的美麗的形態。滿天飛雪，飄飄落下，每一朵都是那麼潔白美麗的六齣瓊花。但是，雪花的形態也並非人們想象的那麼簡單。雖然每一朵雪花都是六角形，有著六次對稱性，但是，幾乎沒有完全相同的雪花存在。

分形（Fractal）理論，是現代數學的一個新分支，它認為：事物的整體可以藉由其局部而反映出來，在一定條件下，局部的某些特性，比如形狀。功能、結構等會表現出與整體的相似性。分形提出了分數維的概念，認為，空間維數既可以是離散的，如一維、二維或者三維等，也可以是連續的。

分形的概念是美籍數學家曼德布羅特（B. B. Mandelbort）於1967年首先提出的。他在《科學》雜誌上發表的《英國的海岸線有多長?》的論文中，提出海岸線的局部形態於整體是相似的，即，海岸線是自相似的。他把這種局部與整體的在某種特徵上的自相似稱之為分形。分形圖形 除了自相似原則，迭代生成原則也是分形理論的重要原則。自然界中，雪花、海岸線、山川、雲彩、布朗運動粒子的軌跡等，都可以作為分形的例子。

國際水文協會所屬的國際雪冰委員會，在徵求各國專家意見的基礎上，於1949年召開了一個專門性的國際會議，會上通過了關於大氣固態降水簡明分類的提案。這個簡明分類，把大氣固態降水分為十種：雪片、星形雪花、柱狀雪晶、針狀雪晶、多枝狀雪晶、軸狀雪晶、不規則雪晶、霰、冰粒和雹。前面的七種統稱為雪。為什麼後面三種不能叫做雪呢？原來由氣態的水汽變成固態的水有兩個過程，一個是水汽先變成水，然後水再凝結成冰晶；還有一種是水汽不經過水，直接變成冰晶，這種過程叫做水的凝華。所以說雪是天空中的水汽經凝華而來的固態降水。

雪花是怎麼形成的？

雪花是空中的水蒸汽遇冷凝結成的。在一般情況下，水蒸汽先凝成水，然後才能結冰。雪花卻是直接由水蒸汽凝結成的。

雪花是怎麼生長的？

雪花形成的時候，大氣里水氣是飽和的，溫度則在攝氏零度以下。微細的冰晶會漸漸圍繞著凝結核。然後，冰晶連結在一起而雪花亦隨之誕生。這過程被稱為「結晶」。在結晶過程中，水分子會以它們的基本排列方式從液態變成固態。由於冰晶的基本模式是六角稜體，大部份冰晶的雛形都是六角形的。當更多的水分子與冰晶結合后，他們會由第一個六角形開始保持冰晶的形狀繼續向外生長。 雖然大部份冰晶形成時有著六邊對稱的特性，但是它們會因應溫度的改變而做成很多不同形狀的變化。若溫度低於攝氏零下三十度，六角柱體的冰晶便會形成，典型的六角形的扁平片狀雪花會在攝氏零下十五度左右時形成。當溫度上升至攝氏零下五度，無論針狀、柱狀抑或一些不能估計的形狀的雪花便會產生。由於雪層越高，溫度越冷，因此六角柱狀的雪花通常會在高雲形成。較低的雲層通常會形成六角平面的片狀雪花，而不同形狀的結晶會在低雲中產生。

雪花是什麼顏色？

看起來，雪花是白的。實際上，雪是冰的晶體，冰晶是無色透明的。可是它的每一面都象一個小鏡子，反射光線的能力非常強，就顯示出了白顏色。

雪花有多大？

雪花最大的直徑還超過2毫米。我們常見的鵝毛大雪，那種雪片似在降落過程中，許多雪花粘結在一塊形成的。

雪花有多重？

雪花非常輕，五千朵到一萬朵雪花才有一克重。一立方米新雪有六十億朵到八十億朵雪花。

雪花是什麼形狀？

雪花的形狀千差萬別，每一朵雪花都是一件精緻的藝術品。到現在，已經知道雪花有兩萬種不同的圖案。不過它基本上是六角形的。雪花大都是六角形的，這是因為雪花屬於六方晶系。雲中雪花「胚胎」的小冰晶，主要有兩種形狀。一種呈六稜體狀，長而細，叫柱晶，但有時它的兩端是尖的，樣子象一根針，叫針晶。別一種則呈六角形的薄片狀，就象從六棱鉛筆上切下來的薄片那樣，叫片晶。

（ZT）

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