雪花結構仍然令物理學家費解

雪花的最終形狀取決於溫度、溼度和風速等一系列變數

Triangular snowflake.

三角形雪花。當溫度略低於冰點時,可能會出現這種幾何形狀,而且相對罕見——特別是如果核心三角形像這一個一樣長出分支。

唐·科馬雷奇卡

加入我們的科學愛好者社群!

多年前,唐·科馬雷奇卡在一家平凡的廣告公司工作,當時外面開始下雪。他碰巧帶了一個新的相機鏡頭上班,這個鏡頭可以拍攝清晰的特寫照片,所以他帶著他的裝備出去了。不久之後,科馬雷奇卡開始每個冬天都去他的後院拍攝雪花照片,並將自然攝影作為他的全職工作。

科馬雷奇卡捕捉到的雪花可以落在世界任何地方,儘管溫度、溼度和風速等因素會改變降雪中占主導地位的設計。(例外是人工滑雪勝地的雪,他說。“一點都不漂亮,”他補充道。“它只是一團團冰。”)天然雪花始於水凍結成晶體圍繞著一粒灰塵。當它在雲層中翻滾,收集水蒸氣時,形狀會形成精細的分支。空氣中不同的微環境以物理學家們仍在試圖理解的方式決定了最終形狀。科馬雷奇卡的照片讓研究人員看到了他們在自己的高科技雪花生產實驗室中似乎無法生成的形態。

儘管他的工作很有價值,但科馬雷奇卡很樂意向任何人介紹他的過程,並驚歎於其他攝影師記錄的奇怪形狀。“如果我能在我的後院找到這個,”他說,“任何人都能在他們的後院找到這個。”


關於支援科學新聞

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保未來能夠繼續講述關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事。


Plate-type crystal that developed treelike branches

圖片來源:唐·科馬雷奇卡

板狀晶體,長出了樹枝狀或樹狀枝晶。隨著中心板的生長,邊緣的冰變得太厚,迫使材料向內移動,失去其 60 度角,並在中心形成近乎完美的圓形。

Star-shaped, flake with six-arms.

圖片來源:唐·科馬雷奇卡

恆星狀或星形雪花,有六個臂,直徑約八到九毫米。左下角的網狀團塊是粘在表面的較小雪花。它的大小與之前的雪花大致相同。

Column snowflake.

圖片來源:唐·科馬雷奇卡

柱狀雪花。這種形狀是在一個細長的雪花被叫做霧淞的凍結水滴擊中時形成的。在這種情況下,每一滴霧淞都引發了一個新晶體的形成。

Column crystal is capped with plates.

圖片來源:唐·科馬雷奇卡

柱狀晶體,頂部覆蓋著板狀物。照片的角度使這種形狀看起來是扁平的,但中心的 X 形是一個板狀物,而水平的延伸條是另一個。分隔兩者的是柱狀晶體,它在兩端生長出這些星座。

Plate snowflake that started to grow branches.

圖片來源:唐·科馬雷奇卡

板狀雪花,開始長出分支,融合了它的臂,然後再次分支,顯示了微小結構如何隨著時間推移發生巨大變化。周邊周圍的六個小三角形的空白空間顯示了融合發生的位置。

Twelve-branched snowflake.

圖片來源:唐·科馬雷奇卡

十二分支雪花實際上是兩個六臂版本粘在一起的。偶然的是,雪花在早期發育過程中以幾乎 30 度的旋轉角度碰撞。隨著臂的生長和分支,形狀在彼此周圍導航。

Plate snowflake that turned into a stellar dendrite.

圖片來源:唐·科馬雷奇卡

板狀雪花,變成了恆星枝晶。六個臂上的每個分支看起來幾乎像羽毛,因為雪花已經開始昇華,或從固態變為氣態,並且失去了一些硬角。

Small hexagonal plate snowflake.

圖片來源:唐·科馬雷奇卡

小型六邊形板狀雪花。指向中心的冰柱和感嘆號形狀是氣泡——一個很好的提醒,雪花是具有(有時難以察覺的)深度的 3D 結構。

Stellar dendrite snowflake.

圖片來源:唐·科馬雷奇卡

恆星枝晶雪花。最終形態非常平衡,幾乎顯得對稱。當像這樣的雪花直徑約為一釐米時,兩端的溼度和溫度可能差異很大,足以擾亂和諧的生長。

圖片中的科學

© .