雪花通常呈现六角形的结构。它们是由小冰晶逐渐增长形成的,而冰晶的分子结构倾向于形成六角形,这就是为什么雪花大多是六角形的原因。雪花的多样化形状与形成时的水蒸气条件密切相关。
首先,六角形冰晶的表面、边缘和角落的弯曲程度不同,这导致它们具有不同的饱和水蒸气压。角落的饱和水蒸气压最高,边缘次之,而平面上的最低。当实际水蒸气压相同时,这些不同的饱和水蒸气压会导致冰晶的不同部分凝华增长速度不同。
如果云中的水蒸气含量较低,实际水蒸气压仅略高于平面的饱和水蒸气压,水蒸气只会在冰晶的表面上凝华,这时形成的雪花通常是柱状的。当水蒸气含量适中,实际水蒸气压超过边缘的饱和水蒸气压时,水蒸气会在边缘和表面上凝华。由于凝华速度与弯曲程度有关,冰晶边缘的凝华速度会比表面快,因此形成的雪花多为片状。
最后,如果云中的水蒸气非常丰富,实际水蒸气压会超过角落的饱和水蒸气压,导致冰晶的表面、边缘和角落都有水蒸气凝华。由于角落位置突出,水蒸气供应最为充足,因此凝华增长最快,形成的多是枝状或星状的雪花。
此外,冰晶在形成过程中不断运动,所处的温度和湿度条件也在不断变化,这导致冰晶不同部分的生长速度不一致,从而形成了多种多样的雪花形状。
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