冬天的精灵

2015-04-29 00:44凌波
天天爱科学 2015年12期
关键词:六角形色光冰晶

凌波

人们常说,雪是冬天的精灵。古往今来,诗人们写下了很多诗句来描述雪景,“燕山雪花大如席,片片吹落轩辕台”的豪迈,“白雪却嫌春色晚,故穿庭树作飞花”的秀美,“忽如一夜春风来,千树万树梨花开”的浪漫。我们也像这些诗人一样,常常赞叹的是美丽的雪景,是无数的雪花在一起的样子,可有谁仔细地观察过一朵雪花?今天,就让我们走进小小雪花的微世界,一起发现小雪花的大美丽。

空中飘落的雪,多呈六角形,像花,所以叫雪花。雪花又叫未央花或六出。早在西汉时期,古人就发现雪花有六个花瓣,《韩诗外传》中就有“草木之花多五出,独雪花六出”的说法。因此,世界科学史认为,中国是最早发现雪花的六角结构的。

雪花是怎么形成的?

我们知道,空气中飘浮着很多水分子,当气温降低时,这些水分子就会变成雨点飘落到大地上。雪花的形成也是这样,只是雪花的形成还需要凝结核。所谓凝结核就是悬浮在空气中的微小的固体微粒,如海盐、硫酸、氮或其他化学物质的微粒。

当这三个条件同时满足时,水分子就会包围凝结核,凝结成为一个个极其细小的小冰晶。随着水分子不停地凝结,小冰晶就不停地“长大”。当小冰晶的重量大到无法再维持悬浮状态, 在重力的影响下落向地面时,小冰晶就变成了一朵美丽的雪花。

雪花是什么颜色的?

雪花是由凝结核和包围在它周围的冰晶组成的,也正是它们决定了雪花的颜色。凝结核是非常微小的颗粒,我们的肉眼根本看不到它,它的颜色可以忽略不计。所以,是冰晶的颜色决定了雪花的颜色。而冰晶是由水凝结成的,是无色透明的,所以,单片雪花也是无色透明的。

那为什么我们肉眼看到的雪花会是白色的呢?这是因为雪花晶莹剔透,就像一块六角形的宝石,它的每一个面都是一面小镜子,会反射太阳光。太阳光是白色的,所以我们看到的雪花就变成了白色的。

雪花是什么形状?

就像世界上没有两片完全相同的树叶,世界上也没有两朵完全相同的雪花。把一朵朵雪花放在放大镜下,我们就可以看到一幅幅完全不同的美丽图案。

雪花的形状是由形成它的小冰晶决定的,冰晶主要有两种形状,一种是又长又细的六棱体,叫柱晶;一种是六角形的薄片,叫片晶。不同的温度会锐化冰晶的不同面,雪花就形成了不同形状,如柱形、盘形以及针形等形状的雪花。

太阳光是由赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光合成的白色光。为了说明七种色光能够合成白色,牛顿制作了七色板。他把一个圆板依次分成七种颜色,快速转动圆板,板就会呈现白色。牛顿的实验虽不精确,但充分说明太阳光是由七种色光合成的白色光。

雪,是“冬天的精灵”。“瑞雪兆丰年”是中国广为流传的农谚。 可是雪如果出现在三四月份的仲春季节,如突然因寒潮侵袭而下了大雪,就会造成冻寒,所以农谚说:“腊雪是宝,春雪不好。”

雪花有多大?

雪花非常非常小,单朵雪花的直径在0.05—3mm之间,一立方米新雪有60?—80亿朵雪花;雪花也非常非常轻,只有在极其精确的分析天平上才能称出它的重量,有科学家统计,大约3,000—10,000朵雪花才重1克。在下雪时,我们看到的大片大片的雪花,是雪花在降落过程中,许多雪花粘在一起形成的。

雪花的大小还和温度有关系,越冷的地方雪花就越小。

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