为什么雪花案如此有规律？
西方冰川学鼻祖丁多儿在他的经典冰川学著作中描述了他在洛扎峰上看到的雪花:“这些雪花...都是由小冰花组成的，每朵冰花有六个花瓣，其中一些像苏华一样释放出美丽的小侧舌，一些是圆形的，一些是箭头形的，或之字形的，一些是完整的，一些是格子形的，但它们没有超越。
在中国，早在公元前100年的西汉文帝时代，就有一位名叫韩滢的诗人，他写了一部《朝鲜诗歌传》，其中明确指出:“植物和树木上有五朵花的地方，就有六片雪花。”
雪花的基本形状是六边形，但自然界中几乎找不到两片完全相同的雪花，就像地球上找不到两个完全相同的人一样。许多学者用显微镜观察了成千上万的雪花。这些研究最终表明，在自然界中不可能形成形状和大小完全相同、部分完全对称的雪花。
在这些被人们观察到的雪花中，即使是规则对称的雪花也是变形的。雪花为什么会变形？因为雪花周围大气中的水汽含量不可能在所有方向上都相同，只要有细微的差别，水汽含量多的那一面总会长得更快。
世界上有许多雪花图案的收藏家，他们像集邮者一样收集各种雪花照片。一位名叫本特利的美国人一生拍摄了近6000张照片。《雪花照片》的摄影师西格山也是一位苏联摄影师，他的迷人作品经常被工艺美术家用作结构图案的模型。日本人中谷裕次郎和他的同事在日本北部北海道大学实验室的冷藏室里。
然而，尽管雪花的形状多种多样，但它们保持不变，因此科学家有可能将它们归类为上述七种形状。在这七种形状中，六角雪花和六棱柱雪晶是雪花最基本的形态，其他五种只是这两种基本形态的发展、蜕变或组合。
早在公元前西汉时期，《汉书·诗传》中就指出:“凡草木五花，雪花六朵。”雪的基本形状是六边形，但它可以在不同的环境中表现出各种形状。
世界上有许多雪花图案的收藏家。他们收集各种雪花图案。有些人花了一生的时间拍摄了数千张张雪华的照片，发现了近6000片不同的雪花，但在他去世前，他认为这些只是大自然落入他手中的几片雪花，因此有人说没有两片相同大小和形状的雪花。
为什么雪花的基本形态是六角形片状和柱状？
这与水蒸气凝结结晶的晶体习性有关。水蒸气凝结结晶的雪花和天然水冻结的冰属于六方晶系。我们很容易被博物馆里纯净透明的水晶所吸引。像冰晶一样，晶体是六方晶系，但它们是二氧化硅（SiO2 _ 2）的晶体，而冰晶只是水（H2O）的晶体。
六方晶系有四个晶轴，其中三个辅助轴以60°角相交，第四个轴（主晶轴）垂直于三个辅助轴形成的基面。六方晶系最典型的代表在几何形状上就像一个正六边形圆柱体。当水蒸气凝结结晶时，如果主晶轴比其他三个副晶轴发展得更慢更短，晶体就会形成片状。如果主晶轴迅速发展并延伸很长时间，那么晶体将形成柱状。雪花通常是六边形的，因为晶体沿主晶轴的生长速度比沿三个辅助轴的生长速度慢得多。
各种雪花
对于六边形雪花来说，由于其表面曲率不同（凸、平、凹），每个表面上的饱和水蒸气压力不同，因此它们之间产生了水蒸气密度梯度，使水蒸气定向转移。水汽转移的方向是凸→平→凹，即从曲率大的表面向曲率小的表面转移。六角雪花的曲率最大，其次是边缘的平面，中心部分的曲率最大。六角雪花总是处于水蒸气定向迁移的过程中。因为棱角上的水蒸气被输送到边缘和中心，棱角附近的水蒸气饱和度降低，导致升华。中心部分被水蒸气饱和，导致升华。这种升华和结晶的过程继续进行，六边形雪花逐渐演变成六棱柱雪晶。（雪花上水汽迁移示意图:图42）
假设水蒸气不是从外部输送的，这是一种理想情况。事实上，事物与周围环境密切相关，空气中总是有水蒸气。如果周围空气向中心输送的水汽减少，雪花片向柱状雪晶的发展过程将继续下去。在温度低、水汽少的高纬度和极地地区，柱状雪晶经常因为这个原因而掉落。
当空气中充满水蒸气时，会出现另一种情况。此时，周围的空气不断向雪花输送水蒸气，使雪花迅速凝结。凝结降低了雪花周围空气层中的水蒸气密度，这反过来又促进了外部水蒸气被输送到内部。就这样，雪花迅速生长。当水汽快速输送到雪花时，六个顶角首当其冲，水汽密度梯度最大。将水蒸气输送到雪花内部为时已晚。这时，顶角上会出现一些突起和分支。当这些树枝长到一定程度时，它们会再次分枝。二级枝与母枝保持60°角，形成六角星形雪花。
在山区或极地的晴朗天气中，我们还可以看到一种冰针，它像宝石一样闪闪发光，人们称之为钻石尘。冰针的生长有两种条件:一种是湿度很低时水汽在严寒（-30℃以下）下自发结晶的结果，另一种是温度高（-5℃左右）湿度大时沿雪片某一副轴顶角特别迅速生长的产物。
天空中生成* * *形状的雪花晶体后，当其直径达到50微米时，可以克服空气的浮力开始明显的向下运动，并在优雅落下的同时继续生长和变化。这样，各种形式的雪花就产生了。只要我们在黑色呢绒或黑色天鹅绒上接受它们，我们就可以用肉眼初步识别它们的形状。
雪花有多大？
诗人李白在描写燕山雪花时写下了一首著名的诗:“燕山雪花大如席”。雪花真的有那么大吗？事实上，雪花非常小。别说雪花科学史上没有记载，就连“鹅毛大雪”也不容易碰到。
事实上，我们能看到的单个雪花的直径一般在0.5到3.0毫米之间。这样微小的雪花只能在极其精确的分析天平上称重，大约只有3，000-65，438+00，000片雪花加起来才1克。根据一位科学家的粗略统计，一立方米的雪中大约有60-80亿片雪花，这甚至比地球的总人口还多。
雪花晶体的大小完全取决于水蒸气凝结和结晶时的温度。在极冷环境下形成的雪花晶体非常小，几乎看不见。只有当它们在阳光下闪烁时，人们才能发现它们像钻石粉一样的存在。
根据研究，温度对雪晶的大小有影响:当温度为-36℃时，雪晶的平均面积为0.017m 2；温度为-24℃时，平均面积为0.034平方毫米；在-18℃时，平均面积为0.084平方毫米，在-6℃时为0.256平方毫米，在-3℃时，雪晶的平均面积增加到0.811平方毫米。
人们有一种错误的感觉，在一些文学作品中描述严寒天气时经常用“鹅毛大雪”来形容。事实上，“鹅毛大雪”是气温接近0℃时的产物，并不是严寒气候的象征。相反，雪花越大，当时的温度越高。大寒时很少见到鹅毛大雪，只有在深秋或初冬或初春才有可能下雪。事实上，它不是雪花，而是由许多雪花粘在一起形成的。单个雪花晶体的最大直径不会超过10 mm，最多和我们的指甲盖一样大，不叫鹅毛大雪。
在相对较高的温度条件下，雪花晶体很容易相互连接，这被称为雪花的合并。特别是在气温接近0℃，空气比铰链还潮湿的情况下，雪花的合并能力特别大，数百片雪花生活在其中，组合成一片鹅毛大雪。因此，严格来说，鹅毛雪不能称为雪花，它只是许多雪花的聚合物。
工业降雪
自古以来，上帝总是乐于下雪，但并不高兴。有什么办法可以根据人类的需求让上帝下雪？
有一种方法，那就是人工降雪。
天空中的水汽变成雨雪需要两个条件。一是它必须具有一定程度的水汽饱和度（主要与温度有关），二是它必须具有凝结核。因此，人工降雪首先要有天空中的云。没有云，就像聪明的女人不会做饭。不可能下雪。能下雪的云是0℃以下的“冷云”。在冷云中，既有水汽凝结。如果没有条件继续生长，它们只能像烟雾和灰尘一样悬浮在空中，很难掉落。我们在冬天经常看到大片的云，但我们看不到雪花飘下来，因为构成这些云的雪晶太小，无法克服空气的浮力，它们的降水能力很差。如果在云中喷洒一些颗粒物质，雪晶将迅速生长，足以克服空气的浮力，这是人工降雪的功劳。
喷什么物质可以促进雪晶快速生长？在早期，人们使用许多有趣的方法。这些方法主要包括:在地上放火，向天空排放大量烟雾；用大炮攻击云层；用风筝在云层中高高飞翔，然后给风筝通电，闪掉花朵；飞入云层喷射液态水滴和尘埃颗粒。然而，这些方法的效果并不令人满意。直到1946，人们才发现向冷云中投掷非常小的干冰颗粒可以形成数百万个雪晶。那一年的6月3日，1l，有人在飞机上把干冰颗粒撒在温度为-20℃的积云顶部，人们发现雪从这种云上落下来。
这里提到的干冰不是被水冻结的冰，而是二氧化碳的固态，这与冬天压实的雪非常相似。干冰的温度很低，低于-78.5℃。如果干冰晶体像仙女一样喷洒在冷云中，每个二氧化碳晶体都将成为突然的冷却中心，促使冷云中的水蒸气、小水滴和小雪晶迅速聚集在其周围并凝结成更大的雪花。
如今，碘化银常用于人工降雪。碘化银是一种黄色化学晶体，通常在照相材料中用作感光剂。碘化银晶体的大小与雪晶的六方单体非常相似，它们单体中的原子排列也非常相似，它们之间的晶格间距也非常接近（碘化银为4.58埃，雪晶为4.52埃）。因此，碘化银颗粒分散在降水能力较差的云层中，使其成为“冒名顶替者”
如何将这些凝聚的原子核扩散到云中？现代人大多使用大炮将化学物质放入炮弹中，然后将其射向云层。但是这种方法不均匀，浪费了大量的药物，增加了人工降雪的成本。有些人把它们放在土火箭里，让它们飞到云中喷洒。
一般来说，人工降雪的成功率大于人工降雨。人工降雨可以增加20%左右的降雨量，但在高山和高寒地区可以增加30 ~ 40%的降水量。这是因为在高山和高寒地区，气温较低，水汽容易达到饱和，同时，雪晶比雨滴更容易形成。如果人为地在大气中添加一些晶核，则更容易促进降雪。