【冷知识】世界上真的没有两片相同的雪花吗

又到了全国各地约好了下雪的季节，你那里下雪了吗？

雪花纷纷扬扬地落下，让人不禁想起了《世说新语》中记载东晋名臣谢安的那灵魂一问：“白雪纷纷何所似？”

自古人们就喜欢用美好的词汇来比喻雪，雪花像盐巴、像白糖、像鹅毛......如果你专门留意过，会发现大部分雪花都是六瓣状。

雪花都是六瓣的吗？雪落下的时候，为什么会形成这个形状？有两片相同的雪花吗？这就要从雪花的形成过程说起。

雪花的形成：冰晶主轴与辅轴的“赛跑”

早在西汉时期就有人总结道：“凡草木花多五出，雪花独六出”。而现在，借助于先进的摄影技术我们能够观察到，雪花的形状各异，但大部分都是六瓣状。

雪花的本质是冰晶，冰晶是水汽在冰核上凝华增长而形成的固态水合物，是雪花形成时的必要介质，可以看作是幼年期的雪花。随着冰晶的长大，多姿多样的雪花也就形成了。

谚语里面有句“下雪不冷化雪冷”，说的就是空气中的水分遇冷放热凝结成冰晶，而雪融化的时候会吸热变成水，所以会使下雪的时候气温高于化雪的时候。

雪花不会自己凭空产生，它必须依托同温层以下空气中一颗颗肉眼看不到的微尘粒子做“晶核”。晶核是以一些尘埃为中心，与气态水分子一起在较低的温度下形成的一个物质集团，就像磁石一样，能够不断吸附周围的气态的水分子过来。

让水分子围着它一层又一层地凝结、不断生长变大为固态，完成相变。晶核生长的形状有两种趋势：一种是长而细的六棱柱形柱晶，有时它也会两头尖尖，有如一根针，我们称其为“针晶”；另一种是很薄的，就像用小刀切下来的薄皮状铅笔屑一样的六边形片晶。

冰晶主轴的凝结受这些因素的影响

在了解冰晶的生长机制后，我们再看看影响雪花主轴生长速度的因素。雪花主轴生长主要受温度和湿度的影响。

首先，温度会影响冰晶的凝结速度。

温度特别低的时候，冰晶没有生长的机会，就会形成很小的雪晶，单个冰晶甚至很难被肉眼直接观察。

在零下 30℃ 时，冰晶会凝结成针状，而接近 0℃ 时，雪花的基面大多会生长为六边形。

其次，湿度也会对凝结速度产生影响。

湿度主要由云层中的水汽含量决定，如果空气湿度比较低，那么冰晶生长得就会很慢，大多会形成柱晶、针晶和片晶三种基本形状，例如片状、粉末状雪花；

而当空气湿度较高的时候，冰晶在生长的时候就会发生形状的变化，比如形成我们熟悉的星形雪花。

这样我们就可以梳理一下雪花的形成过程了。

前文已经提到，冰晶是由空气中的水汽凝结形成的，在冰晶生长的时候，会消耗周围的水汽，导致冰晶周围的水汽浓度下降。

水汽向冰晶所在处扩散，新的水汽首先遇到冰晶的突出和角棱部分并在此凝结，使冰晶得到增长，并使突出部分逐渐成长为枝杈状。

之后，因为相同的原因在枝杈和角棱处长出新的枝杈和角棱，逐渐形成我们熟悉的星状雪花。

在上述理论支撑下，星状雪花的相对部位应当是对称的，形状、大小应该是相同的。

但在大气中，雪花不会像上述那样有序地生长，而会受到气流、空气成分等的影响，形状也不会那么规则。

此外，冰晶在形成过程中是在不断运动的，所处的温度和湿度不断变化，会从适宜于形成这种形状的环境降到适宜于形成另一种形状的环境。

比如雪花各个部位接触到的水汽有所不同，接触水汽多的地方生长得快、少的地方生长得慢，于是便形成了各种不同的雪花形状。

此外，科学家通过实验表明，在只有水蒸气的真空空间里形成的冰晶几乎都是单三棱柱体，这表明空气中的其他气体也会影响雪花的形成。