雪花为何被称为“六出”之花

2024-12-02 00:00:00王元红
百科知识 2024年24期

对雪

作者:高骈(唐代)

六出飞花入户时,坐看青竹变琼枝。

如今好上高楼望,盖尽人间恶路歧。

雪,自古即被认为是纯洁与美好的象征。古人和今人一样爱雪,并通过诗歌等文学形式对雪花进行了生动的描绘和赞美。唐代文学家韩愈在《春雪》一诗中称:“白雪却嫌春色晚,故穿庭树作飞花。”南宋诗人、词人吕本中在《踏莎行·雪似梅花》一词中写道:“雪似梅花,梅花似雪,似和不似都奇绝。”在“元曲四大家”之一的关汉卿的笔下,“雪粉华,舞梨花,再不见烟村四五家”。元代散曲家薛昂夫认为,雪是“天仙碧玉琼瑶,点点扬花,片片鹅毛”……这些文字不仅展现了古人对雪花的细腻观察与深刻感悟,也体现了他们高超的艺术表现力与丰富的想象力。

晚唐名将、诗人高骈的这首《对雪》同样别具一格。诗中,雪花洋洋洒洒,有如六出之花轻盈地飞入窗户。诗人静静地坐在窗前,看着白雪将窗外的竿竿青竹变成洁白的琼枝。如果此时登高远望,只见皑皑白雪覆盖了大地,仿佛将人间所有的歧路和艰难险阻一一掩盖,整个世界因此变成了洁白的世界。

这首七言绝句语言优美,意境深远,既有对自然美景的细腻描绘,又蕴含了深刻的人生哲理。通过对雪景的描写,表达了高骈超脱红尘、心境澄明的意趣。特别是首句“六出飞花入户时”,充满了闲雅之趣,让人难以想象这竟出自一位身经百战的武将之手。“六出”在这里指代雪花。雪花为什么会被称为“六出”之花呢?

“六出”之谓从何来

我国古人很早就注意到雪花为六角形,早在西汉时期的《韩诗外传》中就曾提道:“凡草木之花多五出,雪花独六出。”花分瓣叫作“出”,《韩诗外传》中的这句话明确指出了雪花与其他草木之花在花瓣数量上的不同,即雪花为六出,而水陆草木的花大多为五出。故人们常以“六出”代称雪花。

那么,雪花为什么是“六出”呢?

古人对此少有思考,有一个人却对此做出了解释,他就是大名鼎鼎的朱熹。张伯行编辑的《朱子语录辑略》中记载:“雪花所以必六出者,盖只是霰下被猛风拍开,故成六出。如人掷一团烂泥于地,泥必开成棱瓣也。又六者阴数,太阴玄精石亦六棱,盖天地自然之数。”

朱熹对雪花为何是六角形的描述十分生动:云中的霰(冰疙瘩)被猛烈的风拍散,变成六瓣,这是其一;其二,雪、冰皆为阴,太阴就是阴到极致。这也是朱熹认为雪花六出的另外一个成因。

要想理解朱熹给出的解释,我们需要了解古代关于阴阳之数的相关知识。我国古代讲五行,木火土金水分别对应数字3、2、5、4、1。其中,1、3、5为阳,相加为9,9为至阳(太阳)之数;2、4为阴,相加为6,6为至阴(太阴)之数。在古代传说中,雪神被称为滕六,就是因为6这个数字代表了至阴。下雪时节,天寒地冻,在古人看来,即为太阴,也就是阴到了极致。朱熹依此来解释雪花为“六出”。

密排结构天造就

依照现在的大气科学来看,古人对雪花形状的认识并不完全正确,朱熹对于雪花形状的释因也是错误的。

雪花之所以呈现六边形,是因为水分子在特定温度和湿度条件下凝结形成的冰晶结构为六方晶系。在物理学中,这种结构被称作“密排结构”,它占据了最小的体积和面积,能量最低,且最稳定。水分子间的氢键作用力使得雪花在形成过程中自然选择了这种最优的结构,从而形成了六边形。

不过,雪花的形态并非一成不变。不同的温度和湿度等环境条件会影响雪花晶体的生长方式和最终形状,使得雪花表现出其他形态。此外,即便雪花在整体上都是六角星形,在细微形态上也有很多差别。有人专门收集过不同形状的雪花,竟然发现有6000多种不同细微形态的雪花。也有人认为,雪花有2万种形状。换句话说,每一片雪花都是独一无二的。

常见的雪花形状包括板状、星形、柱状以及针状等。其中,板状是最简单也最常见的雪花形状,它如同一块六角形薄片,有的整齐而对称,有的错综复杂,呈不规则堆叠的六角形。

星形雪花由多个细小的分支组成,每个分支都呈现出六角形的对称性,像一颗有六角光芒的星星。它们通常在温度接近冰点时形成,并且几乎可以在任何气象条件下产生。

在非常寒冷的条件下,雪花可能会形成细长的针状结构,这些针状结构紧密排列在一起,形成类似羽毛的外观,它的两端有浑圆的,也有尖尖的,还有单根针状和数根针状合并而成的。柱状雪花的形状像细长的圆柱体。柱状雪花通常在温度更低、风力更强的情况下形成,因此经常出现在寒冷的冬季或高山地区。

在特定的气象条件下,雪花还会形成极其复杂的分支结构,这些结构可能包含多个层次的分支,每个分支都进一步细分为更小的分支。

多重因素同影响

雪花在形成过程中对大气环境的改变非常敏感,即使气温或水汽饱和度发生微小的变化,都可能导致雪花生长的形状发生显著变化。

温度是影响雪花形状的重要因素之一。在较低的温度下,冰晶生长得更快,往往呈片状或柱状,雪花因此呈现出更加清晰的六角形结构;在较高的温度下,冰晶生长较慢,雪花则可能形成星形或针状等复杂结构,因为冰晶在高温条件下有更多的时间生长和变化。另外,温度还决定了雪花能否形成。只有当大气温度低于冰点时,水蒸气才会凝结成冰晶,进而形成雪花。

湿度也是影响雪花形状的关键因素。在湿度较大的环境中,水蒸气更容易被吸附于冰晶之上,从而促进雪花的生长和形状的复杂化。因此,在湿度较大的条件下往往能形成更为精美的星形或其他不规则形状的雪花。与之相反,在湿度较小的环境中,雪花则更趋向于形成简单的六角形结构。

雪花在形成的过程中,需要相对稳定的大气条件来确保冰晶能够持续生长而不被破坏。因而,空气中的气流和空气动力学条件也会对雪花的形状产生影响。当雪花在形成的过程中遇到障碍物或不均匀的气流时,其形状可能会发生扭曲或变形,这种影响导致雪花的形状具有更多的不确定性和变化性。过强的风力则会打乱冰晶的生长模式,导致雪花形态变得不规则或无法形成。

总体而言,雪花的形状受到温度、湿度、气流和空气动力学等多种因素的共同影响,在不同的环境条件下,这些因素以不同的方式相互作用和变化,从而形成了我们看到的千变万化的雪花形状。温度越高,湿度越大,雪花的形态越复杂。研究显示,最大的六瓣星形雪花只生长在云层温度在—15℃左右的狭窄温度范围内,而针状和柱状雪花通常形成于—6℃左右的云层中。当云层湿度较大时,会长出更精致的树枝状雪花晶体;湿度较小时,则易形成简单的板状或者柱状晶体。

“野蛮生长”创奇观

根据前面的介绍,我们清楚地知道,世界上没有两片完全一样的雪花,雪花的种类之所以如此之多,是因为它们的形成需要面临各种复杂条件,并经历了一次次无可限定的“野蛮生长”。

同样是一个六角形的片状冰晶,其表面、边与角的弯曲程度不同,饱和水汽压也不同,使得凝华增长的情况也不同。如果云中水汽较少,水汽只在冰晶表面凝华,形成柱状雪花;如果云中水汽较多,水汽在冰晶表面和边上都会发生凝华,且冰晶边上的凝华速度快于表面的凝华速度,从而形成片状雪花;如果云中的水汽十分丰富,冰晶表面和各边角都会发生水汽凝华,且由于尖角位置突出,水汽供应最充分,凝华增长最快,多形成枝状或星形雪花。

在真实的自然环境中,雪花的“生长”并不是一帆风顺的,它们在飘落过程中,由于温度和湿度条件的变化,加之风(气流)的助力,雪花与雪花之间碰撞、攀附、黏附、并合、攀连等多种情况都可能发生。鹅毛大雪就是因为小雪花在适合的条件下,经过多次攀连、并合而形成的。这些大雪片往往由数百甚至数千个细小雪花组成,形态更加复杂多样。当然,雪花也有可能在降落过程中出现枝瓣的损坏,产生畸形,人们最终会看到“残枝”“残瓣”的雪花。

所以说,雪花的形状是由晶体生长的科学规律决定的,从雪花形状也可以反推它在形成过程中经历了什么。它们的背后是物理学、化学和数学共同创造的奇观。

【责任编辑】赵 菲