為什麼雪花都是六邊形的?

為什麼雪花都是六邊形的?

雪花形成的時候，大氣裡水氣是飽和的，溫度則在攝氏零度以下。微細的冰晶會漸漸圍繞著凝結核。然後，冰晶連結在一起而雪花亦隨之誕生。這過程被稱為“結晶”。在結晶過程中，水分子會以它們的基本排列方式從液態變成固態。由於冰晶的基本模式是六角稜體，大部份冰晶的雛形都是六角形的。當更多的水分子與冰晶結合後,，他們會由第一個六角形開始保持冰晶的形狀繼續向外生長。

  雖然大部份冰晶形成時有著六邊對稱的特性，但是它們會因應溫度的改變而做成很多不同形狀的變化。若溫度低於攝氏零下三十度，六角柱體的冰晶便會形成，典型的六角形的扁平片狀雪花會在攝氏零下十五度左右時形成。當溫度上升至攝氏零下五度，無論針狀、柱狀抑或一些不能估計的形狀的雪花便會產生。由於雪層越高，溫度越冷，因此六角柱狀的雪花通常會在高雲形成。較低的雲層通常會形成六角平面的片狀雪花，而不同形狀的結晶會在低雲中產生。

我們知道雪晶的六角形狀能細分為兩大類，一是片狀，另一類是柱狀。我們經常看到比較美麗的雪花便是那些六邊對稱的片狀雪晶。它們通常會在溫度介乎攝氏零下五度至零下二十度之間形成，柱狀雪花包括了針狀和中空柱狀，針狀雪晶在溫度介乎攝氏零度至攝氏零下五度形成，中空柱狀在是低於攝氏零下二十度形成。

  如果我們希望找出大部分冰晶是六角稜體的原因，我們或許應該首先了解一下水分子。水分子是由兩個氫原子以及一個氧原子(這便是我們常把水稱為h2o的原因)，它們以一種很強的鍵——共價鍵,黏合在一起。

  當液態的水分子被冷卻至凝固點，水分子會互相碰撞，形成固態冰晶，然後它們會利用氫鍵結合在一起。若分子與分子之間結合，便會更穩定。相對來說，最穩定的排列方式是以六角形狀把六個水分子黏在一起，這也是為什麼大部份冰晶是六角形的。

雪花形成的時候，大氣裡水氣是飽和的，溫度則在攝氏零度以下。微細的冰晶會漸漸圍繞著凝結核。然後，冰晶連結在一起而雪花亦隨之誕生。這過程被稱為“結晶”。在結晶過程中，水分子會以它們的基本排列方式從液態變成固態。由於冰晶的基本模式是六角稜體，大部份冰晶的雛形都是六角形的。當更多的水分子與冰晶結合後,，他們會由第一個六角形開始保持冰晶的形狀繼續向外生長。

雖然大部份冰晶形成時有著六邊對稱的特性，但是它們會因應溫度的改變而做成很多不同形狀的變化。若溫度低於攝氏零下三十度，六角柱體的冰晶便會形成，典型的六角形的扁平片狀雪花會在攝氏零下十五度左右時形成。當溫度上升至攝氏零下五度，無論針狀、柱狀抑或一些不能估計的形狀的雪花便會產生。由於雪層越高，溫度越冷，因此六角柱狀的雪花通常會在高雲形成。較低的雲層通常會形成六角平面的片狀雪花，而不同形狀的結晶會在低雲中產生。

我們知道雪晶的六角形狀能細分為兩大類，一是片狀，另一類是柱狀。我們經常看到比較美麗的雪花便是那些六邊對稱的片狀雪晶。它們通常會在溫度介乎攝氏零下五度至零下二十度之間形成，柱狀雪花包括了針狀和中空柱狀，針狀雪晶在溫度介乎攝氏零度至攝氏零下五度形成，中空柱狀在是低於攝氏零下二十度形成。

如果我們希望找出大部分冰晶是六角稜體的原因，我們或許應該首先了解一下水分子。水分子是由兩個氫原子以及一個氧原子(這便是我們常把水稱為h2o的原因)，它們以一種很強的鍵——共價鍵,黏合在一起。

當液態的水分子被冷卻至凝固點，水分子會互相碰撞，形成固態冰晶，然後它們會利用氫鍵結合在一起。若分子與分子之間結合，便會更穩定。相對來說，最穩定的排列方式是以六角形狀把六個水分子黏在一起，這也是為什麼大部份冰晶是六角形的。

雪花形成的時候，大氣裡水氣是飽和的，溫度則在攝氏零度以下。微細的冰晶會漸漸圍繞著凝結核。然後，冰晶連結在一起而雪花亦隨之誕生。這過程被稱為“結晶”。在結晶過程中，水分子會以它們的基本排列方式從液態變成固態。由於冰晶的基本模式是六角稜體，大部份冰晶的雛形都是六角形的。當更多的水分子與冰晶結合後,，他們會由第一個六角形開始保持冰晶的形狀繼續向外生長。

  雖然大部份冰晶形成時有著六邊對稱的特性，但是它們會因應溫度的改變而做成很多不同形狀的變化。若溫度低於攝氏零下三十度，六角柱體的冰晶便會形成，典型的六角形的扁平片狀雪花會在攝氏零下十五度左右時形成。當溫度上升至攝氏零下五度，無論針狀、柱狀抑或一些不能估計的形狀的雪花便會產生。由於雪層越高，溫度越冷，因此六角柱狀的雪花通常會在高雲形成。較低的雲層通常會形成六角平面的片狀雪花，而不同形狀的結晶會在低雲中產生。

我們知道雪晶的六角形狀能細分為兩大類，一是片狀，另一類是柱狀。我們經常看到比較美麗的雪花便是那些六邊對稱的片狀雪晶。它們通常會在溫度介乎攝氏零下五度至零下二十度之間形成，柱狀雪花包括了針狀和中空柱狀，針狀雪晶在溫度介乎攝氏零度至攝氏零下五度形成，中空柱狀在是低於攝氏零下二十度形成。

  如果我們希望找出大部分冰晶是六角稜體的原因，我們或許應該首先了解一下水分子。水分子是由兩個氫原子以及一個氧原子(這便是我們常把水稱為h2o的原因)，它們以一種很強的鍵——共價鍵,黏合在一起。

  當液態的水分子被冷卻至凝固點，水分子會互相碰撞，形成固態冰晶，然後它們會利用氫鍵結合在一起。若分子與分子之間結合，便會更穩定。相對來說，最穩定的排列方式是以六角形狀把六個水分子黏在一起，這也是為什麼大部份冰晶是六角形的。

因為雪花的基本組織是冰胚，每一個冰胚是由5個水分子組成。其中4個水分子分別在1個四面體的頂角上，另有1個水分子位於四面體中心。許多冰胚互相連接，就組成了冰晶，許多冰晶結合，就形成了雪花。因此雪花之所以呈六角形，是與一些水分子怎樣結合成為冰胚，以及冰胚怎樣結合成冰晶等有關。

如果冰胚平排地結合，不單可以使我們看出最初的六角形結晶，而且還可以看出由於水分子一個一個結合上去，新的六角形結晶是怎樣從原有六角形雪花中增長起來的。

光是六角形的結合，並不一定能組成很對稱的六角形雪花。根據研究，雪花在空中飄浮時本身還會振動，這種振動，是環繞對稱點而進行的。這樣，就保證了在增長過程中的雪花，始終保持六角形。至於六角形的千姿百態，則與雪花在空中飄浮時，空中的溫度和濕度條件不同有關。

在我國南方，由於近地面空氣溫度比較高，雪花從空中飄落下來，就會部分融化，變為濕雪花，六角形就會有些破壞。濕雪花在空中互相碰撞，還會粘在起來，形成不規則的鵝毛雪片。

http://www.dqt.com.cn/kjyd/baby/trip13.htm

上世紀初，對冰雪做過專項研究的日本物理學家中谷宇吉郎博士曾把雪比做“來自天空的信使”，並查明千差萬別的雪的結晶形式取決於高空氣溫高低和水蒸氣的多少。如今，北海道大學低溫研究所的古川義純副教授作為中谷博士的後繼者，在雪的結晶形狀方面正在深入開展研究。;
雪花不會自己憑空產生，它必須依托同溫層以下空氣中一顆顆肉眼看不到的微塵粒子做晶核，水蒸氣的水分子在冷空氣作用下圍著它一層又一層地凝結，晶核就從中央向外長大。形成一顆雪晶體大約要用5分鐘時間，在這段時間裡，造雪環境中的氣流始終升降浮沉，動蕩不定，但水蒸氣必須保持等量作用於晶核的周邊。空中雲層的厚度、濕度、溫度對雪花的形態有極大的影響，星形雪花的形成要求較大的濕度，而濕度較小的雲層易於形成片狀、粉末狀雪花。其實雪花的個體是極其微小的，直徑在0.5-3mm之間，5000顆雪花放在精密天平上才不過1克，在顯微鏡下觀察非常美麗。普通水的水質取決於重水含量，含量高水質差，相反水質較好，通常情況下7千克水含有1克重水，而7千克雪水只含0.25克重水，可見雪水生化性能要好得多。雪水豐足，開春麥田就長得好。春耕浸泡種子時，重水比例大發芽率低，如果用雪水浸濕種子就如魚得水了。
雲層是雪花孕育的地方，雪花產生於雲層中的這些小晶核，晶核生長的形狀有三種趨勢：長而細的六稜柱形晶柱、兩頭尖尖有如一根針的晶針和很薄的六邊形晶片。如果它們周圍的水氣濃度較低，冰晶的增長就很慢，而且各邊均勻增長；如果周圍水氣濃度較大，那麼增長過程中不僅體積會增大，形狀也會改變，最常見的就是天空中飄落的六邊形雪花。為什麼都傾向於六邊形呢？原來冰晶增長時要消耗附近的水氣，所以，越靠近冰晶的地方水氣越稀薄，稍遠處的水氣自然過來補充，它們首先遇到的就是正在向前伸展的尖角，於是，各個尖角迅速加長，逐漸成為樹枝狀。同樣原因，這些“樹枝”上又長出新小枝杈，周而復始就形成了我們所見到的六邊形雪花。形成雪花之前的冰晶受周圍環境的影響，位於底面上的正六邊形和側面長方體的晶體生長速度出現差異，形狀也相應發生變化，比如氣溫會給結晶的表面帶來微妙變化，接近0°c度時底面水平擴展成六邊形，-5°c時形成針狀，降到-5~-10°c時側面上開始生成正六稜柱體及側面镂空的六稜柱體，-15°c時形成樹枝狀，在降至-10~-21°c時，正六邊形又開始擴展，繼而再生成六稜柱體。
周圍水蒸氣含量較少時，生成過程也較慢，而且不易出現復雜形狀。相反，水蒸氣含量越大，生成速度越快形狀也越復雜。被人們稱做“雪花”的樹枝狀雪晶往往生成於-15°c左右、含有大量水蒸氣的環境中。盡管晶體的形成速度取決於溫度及水蒸氣濃度，但空氣中的其他氣體也會影響它的形成。實驗表明，在只有水蒸氣的真空空間裡形成的冰晶幾乎都有單三稜柱體，而在天空中形成的晶體則呈現針狀和六稜柱形狀。經過計算機計算可以再現冰晶向六個方向延伸的形狀，而中途分叉，呈現樹枝狀的原因卻始終無法解釋。
雪花為什麼是六角形的？
早在公元前的西漢時代，《韓詩外傳》中就指出：“凡草木花多五出，雪花獨六出。”雪的基本形狀是六角形。但在不同的環境下，卻可表現出各種樣的形態。
世界上有不少雪花圖案收集者，他們收集了各種雪花圖案。有人花了畢生精力拍攝了成千上萬張雪花照片，發現將近有六千種彼此不同的雪花，但他死前認為這不過是大自然落到他手中的少部分雪花而已。以致於有人說沒有兩朵大小和形狀完全相同的雪花。
為什麼雪花的基本形態是六角形的片狀和柱狀呢?
這和水汽凝華結晶時的晶體習性有關。水汽凝華結晶成的雪花和天然水凍結的冰都屬於六方晶系。我們在博物館裡很容易被那純潔透明的水晶所吸引。水晶和冰晶一樣，都是六方晶系，不過水晶是二氧化硅（sio2）的結晶，冰晶是水（h2o）的結晶罷了。
六方晶系具有四個結晶軸，其中三個輔軸在一個基面上，互相以60o的角度相交，第四軸(主晶軸)與三個輔軸所形成的基面垂直。六方晶系最典型的代表就象是幾何學上的一一個正六面柱體。當水汽凝華結晶的時候，如果主晶軸比其它三個輔軸發育得慢，並且很短，那麼晶體就形成片狀；倘若主晶軸發育很快，延伸很長，那麼晶體就形成柱狀。雪花之所以一般是六角形的，是因為沿主晶軸方向晶體生長的速度要比沿三個輔軸方向慢得多的緣故。

好深奧的學問

雪花的形狀極多,而且十分美麗.如果把雪花放在放大鏡下,可以發現每片雪花都是一幅極其精美的圖案,連許多藝術家都贊歎不止。但是，各種各樣的雪花形狀是怎樣形成的呢?雪花大都是六角形的，這是因為雪花屬於六方晶系。雲中雪花"胚胎"的小冰晶，主要有兩種形狀。一種呈六稜體狀，長而細，叫柱晶，但有時它的兩端是尖的，樣子象一根針，叫針晶。別一種則呈六角形的薄片狀，就象從六稜鉛筆上切下來的薄片那樣，叫片晶。

如果周圍的空氣過飽和的程度比較低，冰晶便增長得

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