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你真的了解雪吗?
2019-02-02| 编辑: | 【 】【打印】【关闭

     “一下雪,西安就变成了长安,北京就变成了北平,苏州变成了姑苏,南京变成了金陵,洛阳变成了东都....”

     一次大范围的寒潮让全国大多地方都下雪了!在雪这位冬天的小精灵装扮下,世间万物都回归最质朴、最纯净的样子,也让这些古城在雪后显得更加肃穆、庄严、神气,着实让很多人兴奋不已。整个朋友圈都在被雪刷屏,那你对雪的了解究竟有多少呢?下面就让我们一起走进雪的知识世界吧!

什么是雪?

  从气象学对雪的定义来看,雪就是从天空中的混合云降落到地面呈雪花形态的固体水。 

  这些固体水由大量白色不透明的冰晶(雪晶)和其聚合物(雪团)组成,是水在固态的一种形式。我们日常生活中所提到的雪是水在空中凝结再落下的自然现象,或指落下的雪。需要注意的是,雪只会在很冷的温度及温带气旋的影响下才会出现,因此亚热带和热带的低海拔地区下雪的机会较微小。当然,在亚热带和热带的高海拔地区也是可能下雪的,比如“非洲屋脊”乞力马扎罗山虽位于赤道附近,但最高峰海拔5963 m,山顶终年被积雪覆盖。

雪的形成条件  

     我们知道,水在地球上不断循环运动,在天空中运动的水汽怎样才能形成降雪呢?是不是温度低于零度就可以下雪了呢?答案是不是的。 

  水汽想要结晶,形成降雪必须具备三个条件:水汽饱和、空气里有凝结核和必要的环境温度。众所周知,高空的水汽含量较少,因此水汽饱和这就成为了雪形成的首要条件。对于凝结核,大家可能比较陌生,其实就是一些悬浮在空中的灰尘、花粉、盐粒、海盐、硫酸、氮和其它一些化学物质的微粒等。所以我们有时会见到天空中有云,却不见降雪,在这种情况下人们往往采用人工降雪,其原理就是人工制造凝结核,满足降雪的第二个条件。如果想要形成雪花就不能有较高的温度,这也就是夏天为什么不会下雪的原因。当然形成雪花不一定就要求温度低于零度。雪花是在混合云中,由于冰水共存使冰晶不断凝华增大形成的。当云下气温低于零度时,雪花可以一直落到地面而形成降雪。如果云下气温高于零度时,则可能出现雨夹雪。

雪的形成原理

     当雪具备了上述形成条件,它形成的小冰晶可通过水汽在它表面凝华而增长,但冰晶所处的高空水汽不多,所以并不能很快增长。大部分小冰晶经过相互碰撞,其表面会增热而有些融化,并且会互相粘合又重新冻结增长。这样重复多次,冰晶便增大了。其中,最有利于云滴增长的是混合云。混合云是由小冰晶和过冷却水滴共同组成的。在0℃以下,除了存在小冰晶,还有液态的过冷却水滴存在。当一团空气中的水汽,对于冰晶说来已经达到饱和的时候,对于水滴来说却还没有达到饱和时,云中的水汽向冰晶表面上凝华,而过冷却水滴却在蒸发,这时就产生了冰晶从过冷却水滴上“吸附”水汽的现象,这就是著名的贝吉龙(Bergeron)过程。在这种情况下,冰晶增长得很快。此外,过冷却水滴还有个特别的特征,过冷却水是很不稳定的。一碰它,它就要冻结起来。所以,在混合云里,当过冷却水滴和冰晶相碰撞的时候,就会冻结沾附在冰晶表面上,使它迅速增大。当小冰晶增大到能够克服空气的阻力和浮力时,便落到地面,这就是雪花。

雪的形状  

    在我们大多人的印象中,西方国家圣诞节贴窗户玻璃和挂圣诞树上的那种雪花都是六角形结构。那雪花还有没有其它的形状呢? 

  其实啊,雪花的形状极多,而且十分美丽.如果把雪花放在放大镜下,可以发现每片雪花都是一幅极其精美的图案,连许多艺术家都赞叹不止,有星状、柱状、片状等等,但基本形状是六角形。雪花之所以多呈六角形,花样之所以繁多,是因为冰的分子以六角形为最多,对于六角形片状冰晶来说,由于它的面上、边上和角上的曲率不同,相应地不同部位具有的饱和水汽压不同,故其凝华增长的情况也不相同。再加上冰晶不停地运动,它所处的温度和湿度条件也不断变化,这样就使得冰晶各部分增长的速度不一致,形成多种多样的雪花。据科学家研究发现,在自然界中很难找到任何两个形状完全相同的雪花,每一个雪花都拥有自己的独有图案而从不重复的。

雪的颜色

     雪花是什么颜色?看起来,雪花是白的。实际上,雪是冰的晶体,冰晶是无色透明的。可是它的每一面都象一个小镜子,反射光线的能力非常强,就显示出了白颜色。由于雪中冰晶的全反射作用,雪在人的眼中一般是白色的。事实上,当雪中掺杂了其他颜色的物质(如沙尘、煤屑、藻类等)时,颜色就会发生变化。当然,这也得其他颜色物质的密度够高才能成功上色。曾在俄罗斯、保加利亚等欧洲国家出现的罕见“橘雪”,就是撒哈拉沙漠的沙尘暴移动至东欧与白雪混合形成的叠加结果。

雪的大小和重量  

    雪花有多大?雪花晶体的大小,完全取决于水汽凝华、结晶时的温度状况。在非常寒冷时形成的雪晶很小,几乎看不见,只有在阳光下闪烁时,人们才能发现它们像金刚石粉末似地存在着。最大的雪花直径不超过3 mm。我们常见的鹅毛大雪,类似在降落过程中的雪片,其实是许多雪花粘结在一块形成的。

  雪花有多重?雪花非常轻,这样微小的雪花只有在极精确的分析天平上才能称出它们重量,大约3000~10000个雪花加在一起才有一克重。有位科学家粗略统计了一下,一立方米的雪,约有60~80亿颗雪花,比地球上的总人口数还要多。

     雪,是一种自然现象,也是一种过程。每一朵雪花都是一件精致的艺术品,每一次化雪永远都比下雪冷,就像结束永远比开始难过。随着全球气候变暖对地球环境的影响越加深入,人类应加强重视地球雪环境的变化,注重冰雪的可持续开发利用与保护。

 

  参考文献:

  [1] 周淑贞, 张如一, 张超. 气象学与气候学(第三版) [M].北京:高等教育出版社,1997.

  [2] 雪[DB/OL]. 百度百科, 2019-01-01.

  [3] 黄美元, 徐华英等. 云和降水物理[M]. 北京:科学出版社,1999.

  [4] 汪亚萍, 雨雪的前世今生[DB/OL]. 中国科学院大气物理研究所.2015-12-21.

  [5] 整个朋友圈都在下雪,那雪是怎么形成的?雪的10种形状,你都见过吗?[DB/OL].上海新闻网. 2018-01-15.

  [6] 付丽丽. 你没看错,雪确实不只有白色[DB/OL]. 科技日报. 2018-3-30.

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