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關於下雪的「冷」知識,你了解嗎?

今年北京的雪比往年來得早一些,前陣子帝都雪景霸佔了我們的朋友圈,你那裡下雪了嗎?今天,就跟隨小編一起來看看這7個關於雪的冷知識吧!


1. 雪花都是六角形?


雪花是一種美麗的晶體,又名未央花和六齣,是由雪晶互相碰並、粘合和鉤連在一起而形成的雪晶聚合物。目前已知的雪花形狀大約有兩萬多種,可以說是形形色色,絢麗多姿。

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不過,雪花的原始「胚胎」——雪晶的形狀基本上以六角形為主,如六角枝狀、六角片狀等,由它們成長而來的雪花也多呈現出六角的特徵。所以古人有「草木之花多五齣,獨雪花六齣」的說法。


雪花的基本形狀是六角形,但在不同的環境下,卻可表現出各種各樣的形態。大自然中卻幾乎找不出兩朵完全相同的雪花,就像地球上找不出兩個完全相同的人一樣。這主要是因為雪花在生長過程中,降雪雲中的溫度和濕度瞬息萬變,只要稍有差異,雪花的形狀就會有所不同。


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2. 艷陽里也能「大雪紛飛」?


最近風靡的一首歌《南山南》里有這麼一句歌詞:「你在南方的艷陽里,大雪紛飛」,乍聽起來似乎有些不合邏輯。可是,這種現象確實發生過,而且不止一次。這現象叫做「太陽雪」。


有太陽時還下雪,就被稱為「太陽雪」。這種現象在我國北方相對較多,南方較為罕見,但卻是一種正常的天氣現象。通常「太陽雪」為一種短時陣性降雪,多出現在上午的9-10時左右或者下午的15-16時左右。在這些時段內,當產生降雪的雲層不厚、覆蓋範圍不大,便可能會有陽光從雲的縫隙中斜射出來,因而地面上就會看到陽光飛雪同時出現的景象。


「太陽雪」跟夏天出現的「太陽雨」情形有些類似,只不過產生「太陽雪」的雲層溫度較低,降水是以雪的形態降落下來而已。


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3. 「雪粒」不是雪?


也許大家都見過這種現象:天上有時會下起一粒粒白色的「小球球」,落到地上蹦蹦跳跳的。許多地方口語稱它為「雪粒」或「米雪」。在氣象學上,這種東西叫做霰,又稱雪丸或軟雹,直徑一般在0.3~2.5毫米之間,性質鬆脆,很容易壓碎。可你知道嗎,霰和雪雖然都是固態降水,但不屬於雪的範疇。


霰通常在地面氣溫不太冷時降落,一般在下雪前降落,可以說是下雪的「前奏」。它產生於擾動強烈的雲中,由雪晶(或雪團)大量地碰撞過冷雲滴,使之凍結併合而成,下時常呈陣性。


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4. 積雪到底有多重?

我們常用「輕舞飛揚」、「鵝毛」來形容雪花,足見雪花之輕盈。雪花只有在極精確的分析天平上才能稱出它們的重量,大約3000~10000個雪花加在一起才有一克重。可是,它卻能把房屋、加油站壓塌!主要是因為當它們在一起時,就可以聚沙成塔,以量取勝了。據統計,一立方米新雪中,雪花數量可達80億個!


為了便於理解,我們從降水量的角度來估算一下雪的重量。通常情況下,在北方1平方米面積上8~10毫米的降雪厚度融化成水相當於降水1毫米;而在南方,1平方米面積上6~8毫米的降雪厚度融化成水相當於降水1毫米。根據水的密度,我們不難得出,在北方,1平方米面積上,8~10毫米的積雪大概重1公斤,那麼,100平方米面積上8~10毫米的積雪就重100公斤;在南方,100平方米面積上6~8毫米的積雪就重100公斤。可見,同樣厚度的雪,南方含水量較高的雪比北方的重。


再具體一點說就是,100平方米的平面屋頂如果積雪膝蓋那麼深,就會承受超過3-5噸的重壓,這就相當於在屋頂上站了20多個200公斤左右的胖子,其重量可想而知!


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5. 雪花可能「大如席」嗎?


「燕山雪花大如席,片片垂落軒轅台。」這是唐代大詩人李白的詩句。雪花真能「大如席」嗎?其實,不要說「大如席」的雪花科學史上沒有記錄,就是「鵝毛大雪」,也是不容易遇到的。


據吉尼斯世界紀錄官網的資料,有報道的最大雪花紀錄於1887年1月28日在美國蒙大拿州 Fort Keogh 被農場主 Matt Coleman 發現,他測得這片雪花有 38 厘米寬、4 毫米厚,「比奶鍋還大」。《紐約時報》表示「沒有確鑿證據支持這一說法」,現在這則紀錄在吉尼斯官網上已經找不到了。


實際上,我們能夠見到的單個雪花,它們的直徑一般都在0.5~3.0毫米之間,直徑最大也不會超過10毫米,至多像我們指甲那樣大小。那些看起來比較大的雪花,如所謂的「鵝毛大雪」,其實並不是一朵雪花,而是由許多雪花粘連在一起而形成的。空氣比較潮濕的時候,雪花的併合能力特別大,往住很多雪花併合成一片。因此,嚴格地說,鵝毛大雪並不能稱為雪花,它僅僅是許多雪花的聚合體而已。


6. 雪花都是有「核」的?


要想形成雪花,得有兩個條件:一個條件是水汽飽和,另一個條件就是空氣里必須有凝結核。有人做過試驗,如果沒有凝結核,空氣里的水汽過飽和到相對濕度500%以上的程度,才有可能凝聚成水滴。但這樣大的過飽和現象在自然大氣里是不會存在的。所以沒有凝結核的話,我們地球上就很難能見到雨雪。


凝結核是物質由氣態轉化為液態或固態,或由液態轉化為固態的凝結過程中,起凝結核心作用的顆粒。在形成降水的過程中,最理想的凝結核是那些吸收水分最強的物質微粒,比如說海鹽、硫酸、氮和其它一些化學物質的微粒。


所以說,我們看到的雪花其實都是有「核」的。


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7. 第一個給雪花拍照的人是誰?


Wilson Bentley,是一名1865年出生在美國佛蒙特州農場的普通人。他自孩提時代便對觀察自然界充滿興趣,尤其對雪花著迷,不到19歲就開始記錄深愛的雪花,並成為歷史上第一位給雪花拍照的人。


他也以「情人的濃烈之愛和科學家的無比耐心」將畢生奉獻給了雪花,終其一生拍過的雪花數量超過5000朵,且形狀未有任何重複,可以說是當之無愧的「雪花人」。Bentley的雪花顯微照片登上了科學雜誌,光是《自然》雜誌就登了其中的60張。這些照片影響了很多科學家、攝影家以及博物館家。這位「雪花人」也成為了科學家,並著有《Snow Crystals》(雪晶)一書。



(作者:王海波 中國氣象局氣象宣傳與科普中心主任工程師,原創文章,轉載請標明出自科普中國微信公眾號)


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