白雪紛紛何所似?撒鹽空中差可擬

下雪啦下雪啦!

詩仙李白說:應(yīng)是天仙狂醉,亂把白云揉碎。邊塞詩人岑參說:忽如一夜春風(fēng)來,千樹萬樹梨花開。但我作為當(dāng)代工科生,卻更喜歡這一句:白雪紛紛何所似?撒鹽空中差可擬。

世說新語中記載,謝太傅雪天家庭聚會(huì),問紛紛白雪像什么,侄子答:跟把鹽撒在空中差不多。

確實(shí)有理論依據(jù),因?yàn)辂}和雪,本質(zhì)都是晶體,鹽是氯化鈉晶體,形狀通常是立方體。

白雪紛紛何所似?撒鹽空中差可擬的圖1白雪紛紛何所似?撒鹽空中差可擬的圖2

雪是冰的晶體,形狀是……世界上沒有兩片完全一樣的雪花,額,那么雪,到底是什么形狀的?

雪是水蒸氣直接凝華而成。雖然冰分子的結(jié)構(gòu)都是六邊形,但在晶核逐漸變大,直到成為我們?nèi)庋劭梢娋w——雪的過程中,云層里的溫度和濕度等因素會(huì)影響晶體的形狀。

在0到-5度之間,雪都是平板狀的,濕度低時(shí)是實(shí)心板,濕度相對(duì)高時(shí)是六棱板和六瓣樹枝晶,在-5到-10度之間,雪都是柱狀的,濕度低時(shí)是實(shí)心柱,隨濕度增加會(huì)變成空心柱和針狀。而在-10到-20度之間以及-20度以下,也會(huì)隨濕度不同而呈現(xiàn)出實(shí)心板、薄板、扇形板、六瓣樹枝晶、空心柱等不同的形狀。注意這里說的溫度,都是雪在云層里形成時(shí)的溫度,而不是地表附近我們的體感溫度。

白雪紛紛何所似?撒鹽空中差可擬的圖3

那么,在不同環(huán)境下形成的晶體形狀真如理論這般不同嗎,咱們?cè)囋嚒?/p>

結(jié)晶成雪溫度太低,就選個(gè)常溫可結(jié)晶的,磷酸二氫鉀溶液,常溫下,隨著水分的蒸發(fā)便會(huì)結(jié)晶。這個(gè)紙會(huì)把溶液吸上來,然后咱們用吹風(fēng)機(jī)吹,加速水分蒸發(fā),磷酸二氫鉀就會(huì)在紙面上結(jié)晶,我們應(yīng)該就能看到晶體的形狀了。一個(gè)用冷風(fēng)吹,一個(gè)用熱風(fēng)吹,制造不同的結(jié)晶溫度環(huán)境。

白雪紛紛何所似?撒鹽空中差可擬的圖4

有點(diǎn)忐忑,希望能成功。

半小時(shí)后,覺得2個(gè)差別不大,考慮是不是溫差不夠,于是一個(gè)放到了冰箱冷藏室,另一個(gè)放在了電暖氣上。又過了1個(gè)小時(shí),肉眼真能看出些差別。

白雪紛紛何所似?撒鹽空中差可擬的圖5

低溫結(jié)晶的,能感覺到這個(gè)顆粒度比較大,有針狀的感覺,而高溫結(jié)晶的,顆粒度就比較小,擠在一起像棉花一樣。

白雪紛紛何所似?撒鹽空中差可擬的圖6白雪紛紛何所似?撒鹽空中差可擬的圖7

而且不僅能看出溫度的影響,濕度的影響也似乎能看出來。單看一個(gè)從頂部到底部,紙的濕度是逐漸變大的,最下面的晶體明顯顆粒度更大,能看出針一樣的形狀。組合一起有點(diǎn)兒像西藍(lán)花。

白雪紛紛何所似?撒鹽空中差可擬的圖8白雪紛紛何所似?撒鹽空中差可擬的圖9

所以雪也一樣,雖然晶胚都是六邊形,但形成過程中不同的溫度濕度就讓雪有了針形、柱形、六瓣枝杈晶等不同的形狀。

在科學(xué)界還有人專門研究雪花的生長,也許有一天會(huì)用在火箭的防冰、儲(chǔ)氫行業(yè)的防空氣凝固、半導(dǎo)體芯片的生產(chǎn),或者你家冰箱的冷凍室。

本期就到這啦,下期見。

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