撰文 / 徐海 楚婉苓 楊敏
雪，就是冬天的精靈，雪一片一片在天空靜靜繽紛，它從哪裡來又到哪裡去？
它從雲中來，落到地上去。當雲中的小水滴碰到小冰晶時就會凍結黏附在小冰晶的表面，小冰晶相互碰撞的時候會迅速增大，當冰晶增大到能夠克服空氣的阻力和浮力時，就會落到地面，這就是雪花。
這些小水滴和小冰晶是從哪裡來的呢？
我們都知道，地球表面各種形式的水體不斷地相互轉化，水以氣態、液態和固態的形式在陸地、海洋和大氣間不斷循環。空中水蒸氣隨氣流運動到各處，水蒸氣在高空遇冷時，有的液化成小水滴，有的凝華成小冰晶，形成千姿百態的雲。雪花就開始於雲中的小水滴。在變成雪之前，這些小水滴需要凝結核（比如塵埃顆粒）才能結冰，沒有凝結核，水滴可以在遠低於冰點的溫度依然保持液態，甚至形成-40℃ 的過冷水。一旦形成了冰晶，其他冰晶就會附著在上面形成美麗的雪花。
POINT
01
世界上有沒有兩片一樣的雪花？
我們都知道，雪花大都是六角形的，這是因為雪花屬於六方晶系。雲中雪花「胚胎」的小冰晶，主要有兩種形狀。一種呈六稜體狀，長而細，叫柱晶，但有時它的兩端是尖的，樣子像一根針，叫針晶。還有一種呈六角形的薄片狀，就像從六棱鉛筆上切下來的薄片那樣，叫片晶。
如果周圍的空氣過飽和的程度比較低，冰晶便增長得很慢，並且各邊都在均勻地增長。它增大下降時，仍然保持著原來的樣子，分別被叫作柱狀、針狀和片狀的雪晶。如果周圍的空氣呈高度過飽和狀態，那麼冰晶在增長過程中不僅體積會增大，而且形狀也會變化。最常見的是由片狀變為星狀。
原來，在冰晶生長時周圍水汽會不斷被消耗，越靠近冰晶的地方，水汽越稀薄，過飽和程度越低。靠近冰晶處的水汽密度比離它遠的地方小，所以水汽就從周圍向冰晶所在處移動。水汽分子首先遇到冰晶的各個角棱和凸出部分，並在那裡凝華而使冰晶迅速增長，逐漸成為枝杈狀，最後就變成了六個花瓣樣卻千姿百態的雪花。
古老的諺語「世界上沒有兩片完全相同的雪花」真是如此嗎？1988年，美國科羅拉多州博爾德市國家大氣研究中心的科學家南希·奈特（Nancy Knight）在使用顯微鏡觀察時發現威斯康星州的一次降雪中出現的兩片雪花完全相同。
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02
雪也分干、濕
不知道你是否仔細觀察過，每當隆冬季節降雪的時候，落在院子裡、屋頂上的雪花，有的被風一吹就走，掉在衣服上也「一抖即落」，有的雪花則不會，反而容易留下濕痕。原來，被風一吹就走，「一抖即落」的雪花是干雪，容易留下濕痕的雪花是濕雪。顧名思義，干雪是由「冰」構成的，裡面沒有水，沒有黏性，所以是「干」的。而在秋末冬初之際的降雪，有時就不容易被風吹走，有黏性，在地面和衣服上也會留有濕痕，這是因為這種雪裡面含有水滴，是「濕」的。
為什麼會這樣呢？簡言之，干雪或濕雪是由降雪時的空氣溫度所決定的。雪花從高空降落，在降落的途中，當氣層的溫度始終在0℃以下時，它們就能夠以雪花的姿態，降落到地面成為「干雪」；有時候，儘管高空的溫度在0℃以下，但在接近地面時，卻遇到一層不是很厚的稍高於0℃的氣層，導致雪花還未來得及全部融化便落到地面，於是就成為半融狀態的「濕雪」了。
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03
聚丙烯酸鈉：化學中的冰雪魔術師
神奇的大自然給我們帶來了雪之精靈，同樣，在化學的大家族裡，也有一位閃耀的冰雪魔術師，它就是聚丙烯酸鈉。
這種有趣的物質是一種非常常見的高吸水性樹脂（嬰兒「尿不濕」最關鍵的材料就是它），它能夠吸收大量的水，並在吸水的同時急劇膨脹，體積往往能增大數百倍。我們在很多地方（比如商場櫃檯、聖誕節裝飾、影視和舞台的布景等）看到的人造雪，就是它的功勞。造雪很簡單：選取食品級聚丙烯酸鈉放入杯中，將25倍的常溫水快速地倒入，看！美麗的「白雪」出現了。用手摸一摸，就跟真雪一樣！
色彩斑斕的雪
在我們的印象中，雪都是白色的。這是因為可見光是白色的。冷凍的水顆粒是半透明的，反射陽光使雪具有白色外觀。但是，由於環境因素，雪也會呈現不同的顏色。
中國西藏自治區的察隅、德國的海德堡和南極等地都曾下過紅色的雪；中國內蒙古自治區下過黃色的雪；北冰洋斯比茲別爾庚島下過綠色的雪；更令人驚異的是，義大利和瑞典南部等地竟下過烏黑的雪。據外媒報道，2018年3月，俄羅斯、保加利亞、烏克蘭、羅馬尼亞，以及東歐內陸國家摩爾多瓦共和國，都出現了罕見的「橘雪」。
對此，有科學家分析是由於雪花里混進了各種不同顏色的植物或是有色塵粒之故。人們在南極見過紅、綠、褐等顏色的雪，這是藻類植物在作怪。它們不怕冷，可以在雪地里生長。植物學家們根據藻類植物顏色的不同，把它們分為藍藻、綠藻、紅藻、褐藻。彩色的雪就是這些藻類植物被暴風刮到高空，和雪片相遇，黏在雪片上形成的。
此外，如果風把黃色或黑色礦物的微細顆粒吹到高空，混入雪花的形成過程，或直接作為雪的凝結核的話，天空就會下黃雪或者黑雪了。
本文來自《知識就是力量》雜誌，原標題《雪：飄落到人間的精靈》，作者徐海、楚婉苓、楊敏，有刪改，原創作品轉載請註明來源。