雪花是如何形成的?為甚麼世界上沒有兩片相同的雪花?

MZDN望世界
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227 觀看·2024年12月26日
雪花是怎麼形成的?
為什麼世界上沒有兩片相同的雪花呢?
如果只靠肉眼觀察的話
我們確實沒辦法發現雪花與雪花之間的不同
因為當雪花落在我們的衣服上或者手掌心
沒過多長時間就會迅速融化
好在如今的技術發展速度非常快
我們可以藉助先進的攝影技術來看清楚雪花的真容
形狀各異的雪花看上去確實獨具魅力
至於雪花的形成原因
其實雪花是由冰晶生長而來
當水滴與冰晶相遇時
就會附著其上讓冰晶迅速增長
如果冰晶的直徑超過50釐米
自身重力就會慢慢增加
最終克服空氣浮力開始下落
在下降過程中
由於自然環境的不一致條件
壓力、空氣飽和度和灰塵密度等因素
都給雪花帶來了影響
讓雪花迅速增長
也開始出現一些多種多樣的形狀
一般情況下
雪花通常是六邊形
因為水分子是由氧原子和兩個氫原子結合組成的
當水分子凍結之後
結合在一起就會變成四面體
四面體的每個頂點上結合水分
被聚集成晶格狀
也就是我們所看到的雪花的形象
既然這樣
為什麼我們還要說
世界上沒有兩片相同的雪花呢?
這就要說一下雪花的獨特形狀了
在水分子的結合結構中
有一個104.5度的夾角
正是因為有這個夾角的存在
當水遇冷變成冰時
水分子間的吸引力
保證了六邊形結構的穩定性
但是六個水分子所構成的六邊形
只是最基本的形狀
在這個六邊形的核心基礎上
會有更多的水分子往外構建
而水分子裡面的氫原子有不同的同位素
所以在雪花的形成過程中
並非只有一種水分子
而是不同種類的水分子排列組合
所以水分子會在六邊形冰晶的基礎上
呈現出結合結構上的差異
再加上一片雪花中的水分子含量相當龐大
而大量的水分子
會帶來更多的排列組合可能
這就跟我們平時所用的密碼鎖一樣
密碼的位數越多
排列組合越豐富
一旦放到雪花身上
將會出現數百萬種發展方向
所以每一個點位和發展的分支
完全相同的概率非常低
當然了
我們也不是完全沒有可能看到兩片一樣的雪花
如今隨著技術的快速發展進步
在特定實驗室條件下
我們已經可以實現雪晶並排種植
此前來自於美國加州理工學院的肯尼斯
就成功製造出了同卵雙胞胎雪花
但需要注意的是
這只不過是在顯微鏡下
看到它們的外表一模一樣
實際上仍然有不同的分子結合位點
分支依舊存在差異
所以說到底
想要找到在結構和分子層面上完全相同的雪花
是根本不可能實現的目標
