霜花的形成原理。

阿布 2024-06-04 22:53:32

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这和雾气有关系。在冬、春季节，有些地区温度虽然很低甚至在零度以下，但雾中的水滴还仍然呈现为液态，并未冻成冰晶，这是因为当时雾中缺乏在该温度下的活跃冻结核所致。
一旦这种零度以下的液态雾滴通过树枝时，就与树枝相碰，冻在树枝上。如果雾滴很小，雾滴的温度又特别低，那么，冻结就进行得很快，这时在树枝上的冻结物往往是由许多小颗粒冰珠所组成的。各颗粒间含有空气间隙，所以，在光线的照射下呈银白色。
如果雾滴较大且温度较高，那么，冻结时热量不易发散，就有一部分呈液态在枝上漫流，然后再渐渐冻结。由于漫流时，气隙被填没，所以，冻结物就形成较透明的冰层，覆盖在树枝外。
有时，过冷却的雾滴与透明冰层同时存在，雾滴的水分汽化，这些水汽又在玻璃状冰层表面凝华下来，呈毛茸茸的白色结晶状态，很象霜花。
“冰花”往往只是形成在玻璃窗的内表面：
在寒冷的冬季，室内外温差较大，室内温度较高的水蒸气在门窗玻璃内表面遇冷直接凝华，形成冰花，而室外的水蒸气温度较低，不易在玻璃外表面凝华。
当冰块结晶体在满天飞舞的雪花中于房檐上形成冰凌时，那种呈现六角形的罕见雪花，就称为飞雪冰花。这种冰凌十分罕有，大约平均每10年才有一次！
冰花又名未央花，一种美丽的结晶体，它在飘落过程中成团攀联在一起，就形成雪片。单个雪花的大小通常在0.05——4.6毫米之间。雪花很轻，单个重量只有0.2——0.5克。无论雪花怎样轻小，怎样奇妙万千，它的结晶体都是有规律的六角形，所以古人有“草木之花多五出，度雪花六出”的说法。
雪花为什么多呈六角形，花样又如此繁多呢？
雪花是由小冰晶增大变来的，而冰的分子以六角形的为最多，因而形成雪花多是六角形的。雪花形状的多种多样，则与它形成时的水汽条件有密切的关系。
对于六角形片状冰晶来说，由于它面上、边上和角上的弯曲程度不同，相应地具有不同的饱和水汽压，其中角上的饱和水汽压最大，边上次之，平面上最小。在实有水汽压相同的情况下，由于冰晶的面、边、角上的饱和水汽压不同，其凝华增长的情况也不相同。如果云中水汽不太丰富，实有水汽压仅大于平面的饱和水汽压，水汽只在面上凝华，这时形成的是柱状雪花；如果水汽稍多，实有水汽压大于边上的饱和水汽压，水汽在边上和面上都会发生凝华，由于凝华的速度还与弯曲程度有关，弯曲程度大的地方凝华较快，所以在冰晶边上凝华比面上快，这时多形成片状雪花；如果云中水汽非常丰富，实有水汽压大于角上的饱和水汽压，这样在面上、边上、角上都有水汽凝华，但尖角处位置突出，水汽供应最充分，凝华增长得最快，所以多形成枝状或星状雪花。
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，这样就得冰晶各种部分增长的速度不一致，形成多种多样的雪花。
雪花的形成
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了？不是的，水汽想要结晶，形成降雪必须具备两个条件：
一个条件是水汽饱和。空气在某一个温度下所能包含的最大水汽量，叫做饱和水汽量。空气达到饱和时的温度，叫做**。饱和的空气冷却到**以下的温度时，空气里就有多余的水汽变成水滴或冰晶。因为冰面饱和水汽含量比水面要低，所以冰晶生长所要求的水汽饱和程度比水滴要低。也就是说，水滴必须在相对湿度（相对湿度是指空气中的实际水汽压与同温度下空气的饱和水汽压的比值）不小于100%时才能增长；而冰晶呢，往往相对湿度不足100%时也能增长。例如，空气温度为-20℃时，相对湿度只有80%，冰晶就能增长了。气温越低，冰晶增长所需要的湿度越小。因此，在高空低温环境里，冰晶比水滴更容易产生。
另一个条件是空气里必须有凝结核。有人做过试验，如果没有凝结核，空气里的水汽，过饱和到相对湿度500%以上的程度，才有可能凝聚成水滴。但这样大的过饱和现象在自然大气里是不会存在的。所以没有凝结核的话，我们地球上就很难能见到雨雪。凝结核是一些悬浮在空中的很微小的固体微粒。最理想的凝结核是那些吸收水分最强的物质微粒。比如说海盐、硫酸、氮和其它一些化学物质的微粒。所以我们有时才会见到天空中有云，却不见降雪，在这种情况下人们往往采用人工降雪。 20210311

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