“北国风光,千里冰封,万里雪飘。望长城内外,惟余莽莽;大河上下,顿失滔滔。山舞银蛇,原驰蜡象,欲与天公试比高。须晴日,看红装素裹,分外妖娆。”伟人描绘北国雪景,借雪言志,气势磅礴,可谓“千古一绝”。唐代诗人岑参描写飞雪,充满了奇思异想,“忽如一夜春风来,千树万树梨花开”已成为千古传诵的名句。“千山鸟飞绝,万径人踪灭。孤舟蓑笠翁,独钓寒江雪。”诗人柳宗元仅用二十个字就描绘出一幅美丽的雪景图。

咏雪里的雪是什么意思(写雪咏雪你知道冬天下雪的原理吗)(1)

雪,大自然的馈赠,给人们带来了无尽的欢乐和遐思,你可曾想过雪是怎么形成的。

下雪与下雨的基本条件差不多,都是要暖湿气流和冷空气相遇,暖湿气流放热产生凝华或者液化现象。如果空气温度骤降就会发生凝华而下雪。

冬天下雪时,云层是由水蒸气凝华形成的许多小冰晶组成,这些小冰晶在气流的作用下相互碰撞,并互相粘结。如果云层内有足够的水蒸汽,水蒸汽就会在小冰晶的表面持续凝华,重复多次后,小冰晶就会持续增大而下雪。

下大雪时,云层是由高浓度的水蒸气和小冰晶组成的混合云。即混合云是由小冰晶和低温小水滴共同组成的。

当空气中的水蒸气对于冰晶来说,已经达到饱和,而对于水滴来说还没有达到饱和时,水蒸气就会在小冰晶表面凝华,小水滴不断蒸发吸热,使小冰晶增长很快。当小冰晶受到的重力大于空气阻力与浮力的合力时,就会下落成为雪花。

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在初春和秋末,地面的空气在0℃以上,雪花在下落的过程中,没有及时完全融化就落到了地面,叫做“湿雪”或“雨夹雪”。如果在下落的过程中遇到温度较低的山区没有熔化,就会成为山雪,因此,高山上总是先下雪先积雪。

有的含有小冰晶的云层很高,也不厚,水汽又不多,凝华增长很慢,相互碰撞的机会少,即使形成小的雪花,在下降的途中会升华或者熔化并汽化了,很少能落到地面。

咏雪里的雪是什么意思(写雪咏雪你知道冬天下雪的原理吗)(3)

雪花的形状,美极了。把雪花放在放大镜下,可以看到每片雪花都是一幅极其精美的图案,叹为观止。

人们很早就留意到雪花的形状,中国西汉时代的韩婴就写过:“凡草木花多五出,雪花独六出。”即雪花的基本形状是六角形。每片雪花在整体上虽然都是六角星形的,但在细微形态上却有很大的差别。有人专门收集过不同形状的雪花,竟发现有六千多种不同的细微形态的雪花。

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各种各样的雪花形状是怎样形成的呢?雪花大都是呈六角形,这是因为雪花属于六方晶系。主要有两种形状。一种呈六棱体状,长而细,叫柱晶,有时它的两端是尖的,样子像一根针,叫针晶。呈六角形的薄片状,叫片晶。你可以从冬天窗户玻璃上的冰花形状看到雪花的形状。

如果小冰晶周围的空气湿度较低,冰晶增长很慢,各边都在均匀地增长。雪花下降时,仍然保持原样,有柱状、针状和片状。

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如果小冰晶周围的空气湿度较大,冰晶就会增长快,不仅体积增大,形状也会改变,雪花由片状就变为星状。这是由于在小冰晶增长的过程中,小冰晶附近的水蒸汽由于凝华而消耗,水蒸汽变得稀薄,在靠近小冰晶处的水蒸汽密度比其它地方就小,水蒸汽就从冰晶周围向冰晶处流动。在遇到小冰晶的角棱和凸出部分,先发生凝华使冰晶增长,使小冰晶的各个角棱和凸出部分首先迅速增长而成为枝叉状。以后,又在各个枝叉和角棱处长出新的小枝叉来。慢慢地就形成了星状雪花。这是典型的星状雪花形成过程。

由于小冰晶在下降的过程中有时是旋转着,各个枝叉接触的水蒸汽多少有所不同,使我们看到的雪花在相同中又有所不同。 另外,雪花在云层内下降过程中,会通过不同的云层环境,形成各种复杂的雪花形状,即使是星状雪花,也有三个、六个、十二个甚至十八个枝叉的。雪花从云中下降到地面,路途很长,在合适的条件下,经过多次合并就成为鹅毛般的大雪片。

咏雪里的雪是什么意思(写雪咏雪你知道冬天下雪的原理吗)(6)

在大气湿度比较低时,更容易形成简单的雪花。比如干燥的北方冬季下的雪,经常是面粉一样的细小冰晶。在湿度比较高时,更易出现平面晶体形状的雪花。温度对雪花的形成至关重要,在温度处在零下5℃至零下10℃时,比较容易形成针状或柱状的雪花。温度更高或更低时,雪花的形状是以平面晶体为主。

与下雪类似的自然现象还有下霜、冰雹、雾凇、冰花等。其形成机理都差不多,大同小异。

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雪也可以人造,叫人造雪。不论是在实验室还在大自然中都可以人造雪。传统的造雪,采用高压水与空气混合造雪,但雾滴小,蒸发量大,水损失多,造雪效率极低,且只能在冰点以下工作,对环境温度依赖性强。1961年,汉森发明了风机造雪机。1969年,发明家艾瑞克森和卓尼尔申请了一个造雪机的专利,其工作原理是利用一个快速旋转的叶轮将高压喷出的水进行旋转雾化造雪。1992年,吉姆成功申请了一项超低噪音的造雪机制造专利,是由多倍速可调风扇和一个新型螺旋推进器组成。

咏雪里的雪是什么意思(写雪咏雪你知道冬天下雪的原理吗)(8)

室内也可以下雪。这个故事发生在寒冷的俄罗斯,在一个夜晚的集会上,由于非常寒冷,集会大厅的所有门窗都是关闭的,人们跳舞、喝酒,欢乐的气氛充满了大厅,室内的温度也升得比较高,由于门窗紧闭,人群呼出的水蒸气使室内的空气湿度变得较大,在酒会进行中,不知是谁不经意地打开了一扇窗户的门,瞬间,大厅里面飘起了片片的雪花,现场的宾客无不目瞪口呆!

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