--关于冰雹,雪花等降水形式的科普
王懋宁
去年的十二月,冷空气一阵接一阵地刮过华夏大地。我们国家的大片地区已经进入了冬天,夏天也被死死扣在海南南部,台湾南部等狭小地区。许多地方都下起了雪。
在岭南以南的广东,正在大家盼望着早日与漫天飞雪邂逅的时候,小郭同学疑惑地开了口:
“雪和冰有什么区别呀?是不是把冰块打成冰沙就是雪了呢?而且为什么雪会是软的而不是直接下冰块呢?”
这一番话,让笔者沉默了。这个问题乍一听非常滑稽,可是仔细一想,长这么大竟然没有去想过雪和冰有什么不同。经过一番学习,笔者决定这样对它做出解释,以下摘录小编与小郭同学的对话:
小郭:雪和冰是由同种方式形成的吗?
小编:不是噢!雪是水蒸汽凝华形成的,而冰是由水凝固而形成的,所以,他们在本质上是就是很不同的。
小郭:雪花都有哪些形状啊,是不是和冰块一样什么形状都可以啊?
小编:虽然雪花花样繁多,但大多数雪花大多呈六角形。这是因为冰的分子以六角形为最多,对于六角形片状冰晶来说,由于它面上、边上和角上的曲率不同,相应地具有不同的饱和水汽压,其中角上的饱和水汽压最大,边上次之,平面上最小。在实有水汽压相同的情况下,由于冰晶各部分饱和水汽压不同,其凝华增长的情况也不相同。由于凝华的速度还与曲率有关,曲率大的地方凝华较快,故在冰晶边上凝华比面上快,多形成片状雪花。当实有水汽压大于角上的饱和水汽压时,虽然面上、边上、角上都有水汽凝华,但尖角处位置突出。水汽供应最充分,凝华增长得最快,故多形成枝状或星状雪花。再加上冰晶不停地运动,它所处的温度和湿度条件也不断变化,这样就使得冰晶各部分增长的速度不一致,形成多种多样的雪花。
小郭:为什么同样是水分子变成的东西,有时候变成雪,有时候变成冰雹呢?
小编:这主要看这片形成他们的云。通俗的来讲,当云的温度在0℃以上,冰晶和过冷却水并存,如果冰晶与过冷却水滴相碰,过冷却水就会在冰晶表面凝结。这样会形成霰,也是雹胚的一种。这样会形成容易形成冰雹。而一般情况下,形成降雪的云则是温度低于0℃的。这样的情况下就不易形成雹胚。
雹胚想要发育成冰雹,则需要比较强力的上升气流支持。
(本图示意冰雹云的结构 图源知乎回答)
可以看到,若要形成大的冰雹,则需要强大有力的上升气流进行支撑,让冰雹在不断上升下降的过程中不断和过冷却水一层一层地结合。
(如图为冰雹示意图)
小郭:这样啊,我懂了!好想去见识一下冰雹啊~
小编:可不要这样哦,冰雹对我们人类的生产生活危害是很大的!冰雹每年都给农业、建筑、通讯、电力、交通以及人民生命财产带来巨大损失。有的时候冰雹的体积很大,甚至曾经有80磅的冰雹从天空中降落,当它们落在地面上会分裂成许多小块。最神秘的是天空无云层状态下巨大的冰雹从天垂直下落,曾有许多事件证实飞机机翼遭受冰雹袭击。科学家仍无法解释为什么会出现如此巨大的冰雹。
(小郭恍然大悟状)
注:本文对于雪花形状的解释部分来源于百度百科