作者:徐仁吉 来源:中国科学报 发布时间:2017/12/15 9:44:20
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雪有干湿之分吗

 

■徐仁吉

形成“干雪”和“湿雪”,是由降雪时的空气温度所决定的。雪花是由冰晶构成的,只有空气温度在0℃以下的时候,冰晶才不会融化。

这个冬天,北京似乎有些“安静”,没有太多霾的困扰,同时也少了雪花的问候。不过,天气预报称,近期北京的西部山区,甚至城区都不排除飘雪花的可能性。

雪花是在冰晶的基础上,由水汽不断凝华而形成的。最原始最细小的冰胚是多个水分子的聚合体,因为它们的结构都是六角形的,所以就形成了六角形结晶的雪花。

虽然它们的形状有千万种,结构细致而复杂,但都排列在出奇妙动人的六角形姿态:有的像一块六角形的薄板,有的像一把向六个方向张开的扇子,有的像一段六角形的铅笔,有的像一根缝衣的钢针等等。

这些也只不过是雪花结晶最基本的形状,就每一朵雪花的具体形态,又往往是由很多种基本形状不同的雪晶聚合而成的。它增长的过程是由于六角形冰晶的尖端位置特别突出,水汽供应最充分,凝华增长的速度也最快。因此,就在冰晶的基础上沿着棱角方向越长越大,最后便生成六个花瓣样的、形态各异的雪花了。

干雪与湿雪

通常雪花的直径,一般都在1至3毫米之间,而我们往往见到在空中飘舞着的大雪片,则是雪花在降落过程中,互相融合、互相附着而形成的。这是由于雪花的形体大、空隙多,而密度小。因此受空气的阻力比较大,所以在降落时常呈轻飘曼舞、缓缓下落的状态,碰上其他雪花时彼此就附着在一起了,成为像棉絮一样的雪团,这便是鹅毛大雪的成因。如果在降雪的过程中伴有大风,将落地的雪片又卷起来,也有时风雪交加造成道路弥漫,这就是人们所说的“暴风雪”了。

不过,谈到“干雪”“湿雪”“雨淞”,恐怕很多人并不了解。

难道雪还有干、湿之分吗?其实只要你留心观察,就会不难见到这种极普通的现象了。每当降雪的时候,我们经常看到落在院子里、田野上的雪非常散落,稍有风吹即飘走;掉在衣服和帽子上的雪花,也是一抖即落下。这种雪没有黏性,地面和衣服上不留湿痕,因为它们全是由“冰”构成的,里面没有水,所以是“干”的。天气越冷,雪花越小,这种现象也就越明显。

而在春末冬初之际降雪的时候,有时落在道路上和田野里的大雪片,就不容易被风吹走,掉在衣服和帽子上的雪花,也不容易抖掉,有黏性;用笤帚扫去地上和衣服上的雪,在地面和衣服上都留有湿痕,这种雪就不全是“冰”了,里面含有水滴,因此是“湿”的,人们通常又叫它“雨夹雪”。

这种“干雪”和“湿雪”的现象是怎么形成的呢?简言之,就是由降雪时的空气温度所决定的。雪花是由冰晶构成的,只有空气温度在0℃以下的时候,冰晶才不会融化。

但有的雪花在降落的途中,气层的温度始终在0℃以下,这就使得它们能够以雪花的姿态,降落到地面而成为“干雪”;而当气层的温度高于0℃时,它们就不得不变换雪花的姿态,融为水滴而降落,这就是雨;也有的时候,高空的温度在0℃以下,但到接近地面时,却遇到一层不很厚的稍高于0℃的气层,雪花落入后还未来得及全部融化便落到地面了,于是就成为半融状态的“湿雪”或“雨夹雪”了。而若高空的温度较高,降下来的是雨滴,但在近地层气温又低于0℃时,落下来的则是冻雨,这种冻雨在地面上结成的冰粒便是“雨淞”了。

五颜六色的雪

雪花,是自然界的一种极为美丽、无色的结晶体。之所以平时人们所见到的雪花呈白色,是因为雪花在低温条件下,由水汽直接凝华而成。因为雪花的表面非常粗糙,又形状各异,所以引起光线的漫反射,而不同角度的棱角几乎能反射掉所有来自太阳光中各种不同波长的单色可见光,这些光波汇集在一起便成为白光,因此人们用肉眼所看到的雪好像是白色的。

不过,天空中有时会降落彩色的雪花。比如在靠近格陵兰的海岸和我国珠穆朗玛峰及察隅地区就曾下过殷红的雪,在奥地利和我国陕西省与沙漠相邻的地区也曾下过黄色的雪,在欧洲阿尔卑斯山、西伯利亚以及北极地区还曾下过绿色的雪和青色的雪,在瑞士曾发现褐色的雪,英国的一个城市还曾发现过黑色的雪。

这是为什么呢?原来有一些带色泽的单细胞藻类植物,既不怕寒冷,又繁殖迅速,能够在大雪中繁殖生长,风雪把这些藻类植物卷到空中,由于水汽在凝结成雪花时,就把这些红藻、黄澡、绿藻、褐澡的胚芽以及空气中的灰尘混杂在雪花里,当降落到地面时,雪就变成了不同的颜色,便出现了彩雪纷呈的景观。

(作者系中国科普作家协会会员)

《中国科学报》 (2017-12-15 第3版 科普)
 
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