为什么是雪“花”

张超

如果下雪时仔细观察，便会觉出每场雪的感觉并不都一样。比如有时天上静静飘落下鹅毛般的“雪团”，落在地上蓬松如棉絮；也有的时候天上细雪纷飞，细看是一个个小雪花独自在空中飘舞；还有的时候雪如粉尘，细细落在身上都是小白点，地上也如粉笔末般铺满一层。下雨只有一种，而下雪却是千变万化。探寻其中的原因，还要从微观的角度去理解：不同的环境形成不同的雪花，降雪的模样也便不尽相同。

天寒地冻长雪花

李白曾写道：“燕山雪花大如席，片片吹落轩辕台。”这如席子般的雪其实并非雪花，而是雪片。一团雪片由少则几枚，多则上百枚的雪花组成，俗称为“鹅毛雪”。这些雪花的形态呈细六瓣，有时还有复杂的分支，每一个花瓣看起来如同树枝，这使得这些雪花能够相互勾连，粘连在一起。鹅毛雪的形成对环境要求颇高，一般来说在温度湿度都较高时容易出现。比如在立春日前后，新疆伊犁河谷就下过巴掌大小的鹅毛雪。

雪花的形态主要依赖于生长环境的温度和湿度。比如在极冷的环境中，容易形成六棱柱状的雪花，往往被人们叫作钻石尘。-15 ℃左右是6瓣雪花形成的主要环境，在-5 ℃左右则会出现针形雪花以及六边形雪花。而不同的湿度影响了雪花的具体形状。比如同在-15 ℃环境中，湿度较低的时候形成宽瓣6瓣雪花，而在湿度较高时形成细6瓣雪花。如果湿度更大，水汽更充沛，就会形成拥有复杂分支的大雪花。最大的雪花能有多大呢？在历史记录中，曾记载过直径30厘米的雪花，不过并没有留下照片证据。

雪花的游记

如今世界上有一些实验室可以人工制作雪花，只要改变温度和湿度，不同的雪花就会凝结出来。不过即便实验室再好，做出的雪花也远不如自然界中的那般复杂。为什么呢？雪花不会在一个固定的环境形成，随着雪花的上下翻飞，生长环境不断发生变化。比如一个本来是六边形的雪花，来到一个湿度高、温度高的环境中，就会在原基础上长出细细树枝般的结构；若是再来到一个湿度较低的环境中，就会在每个分支顶端再长出一个六边形的装饰物，这样一枚复杂的雪花才真正完成。如果一个雪花小时候在低温或干燥的环境下生长，就会长成棱柱形。如果它再到相对高温的地方旅游一番，就会形成“线轴”的形状。

然而对于一片雪花来说，这仅仅是描述它旅途的一个梗概，更多的故事细节还远远没有描述出来。雪花的形态千变万化，而在显微镜下，雪花更加神奇之处在于其内部的纹路和结构：同心纹路、辐射纹路、可爱的小气泡、花边结构、冻滴、卷边……各种特征让每一片雪花都变得如此不同。就拿冻雪花来举例子，它是雪花下落中粘上的小冰粒，看上去像是给雪花镶上了一层珍珠。冰粒的加盟使雪花变得很重，因而下落时速度会变快，而且相互之间没有粘连，这时就会形成前面所说的那种形如砂糖的雪。

看我七十二变

人们总说，雪花是六出飞花，6瓣是雪花统一的特征。实际上呢？不是6瓣的雪花种类也不少。在历史记录中，人们通过手绘记录下12瓣、18瓣甚至24瓣的雪花。它们到底是如何形成的，现在学术上仍有很多不同观点。其中一种观点认为，双核冰晶可能是形成多瓣雪花的原因。这种双核冰晶具有“工”字形的双层结构，因为电磁力的影响，上下两层角度有一定的交错，当它们继续生长就形成了12瓣雪花。

除了12瓣雪花之外，3瓣雪花是比较神奇的一种了。3瓣雪花并非是6瓣雪花折损而成，而是天生的三角形，或者三叶草形。这类雪花的形成主要是由于最初的冰晶有一定破缺，当它继续生长时，受到重力影响，6个角不再受到相同的待遇，最后长成了三角形的模样。如果它们进一步生长，就会形成三叶草形。到此有人会问，雪花都有可能出现几瓣的呢？到目前发现的雪花中，有左右对称的2瓣和4瓣；辐射对称的3瓣、6瓣、12瓣、18瓣等。它们或是双数，或与6相关，这是因为用于搭建雪花的砖瓦——水分子拥有统一的“形态”，它们聚集而成的晶体也具有类似的形态。这种宏观和微观形态的类似，就是所谓的“分形”。如果用通俗的话说，就是万变不离其宗。