你知道冬天下雪的原理吗 冬天为什么会下雪

“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 。

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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 。
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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 。
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