曾经听过有人说两个兄弟或者最要好的朋友“就像一个豆荚中的豌豆一样”这句话吗?尽管豌豆不是完全相像,但是它们都是同样普通的样子。然而当谈到不同或者独一无二的时候,大部分人通常不会想到蔬菜,而是雪花。
我们在寒冷的冬季看到的雪花包含着一个或许多个单独的雪晶。冬季天空中飘下的大片雪花可能是由数百个雪晶组成的。雪越湿越黏,那么雪花也就会越大。
即使是最不相像的雪晶也是有些共同点的——有6个边或者6个点。雪晶都有着六边形的结构,因为水分子在凝结的时候会连成六面格子的形状。当千百万个水分子连接到一起的时候,形成的格子就会变大,但是仍然具有6个面,逐渐形成具有6个面的雪晶。
照片当中的雪晶呈现了冰冻景观的缩微图像,这些雪晶比情人节时用的最复杂的通花碟巾还要精致。雪花呈现出星状、星型放射状、花瓣状和如同蕨类的叶子一样的形状,它们经常会堆成令人眩目的万花筒的样式。
一个标准的小雪晶中包含大量的水分子。冰晶最基本的组成是一个非常小的具有6个面的棱柱体,就像从一支六面棱柱的铅笔上截下的一段。这段棱柱可以是短粗的样子,也可以是细长的样子。甚至这段棱柱可以非常平,就像有6个边的玻璃盘子一样。
雪晶最终的形状主要取决于它形成时所在的云层中的温度。但是当湿度变高时,雪晶会生成更加复杂的星状结构。在云层中,雪晶会长出像钻石切割出来的那些晶面,并且在原来的6个点的位置上会长出向树枝一样的枝杈。之所以能够形成这些冰枝是因为六边形的6个角向外探出,并且在这些位置上冷冻下来的水分子,可以比冰晶其他位置上的更快地聚集。
科学家们找到了看上去非常相近的简单的晶体单元。但是即使是人类中的双胞胎兄弟也不可能完全一样(获得更多相关内容,阅读第208页),两个看上去完全一样的简单晶体在分子的水平上也是不同的。
然而,没有人能够找到看上去完全相同的两个结构复杂的雪晶,科学家们指出这个概率非常低。每一个雪晶在云层中都有它们各自的形成路径。晶体旋转的方式、它们经历的不同温度和湿度,以及它们是如何落到地面上的,这些都决定着它们最后独特的形状。