為什么雪花多為六角形？

人們很早以前就留意雪花的形狀。中國(guó)西漢時(shí)代的韓嬰就發(fā)現(xiàn)：“凡草木花多五出，雪花獨(dú)六出?！奔囱┗ㄊ橇?、六角形的。雪花有多種多樣的形態(tài)，但每一片雪花都是六角形的，這是大自然呈現(xiàn)的美麗。

雪花的形狀涉及水在大氣中的結(jié)晶過(guò)程。大氣中的水分子在冷卻至冰點(diǎn)以下時(shí)，就開(kāi)始凝華，而形成水的晶體，即冰晶。冰晶和其他一切晶體一樣，其最基本的性質(zhì)就是具有自己規(guī)則的幾何外形。冰晶屬六方晶系，六方晶系具有四個(gè)結(jié)晶軸，其中三個(gè)輔軸在一個(gè)平面上，互相以60。角相交；另一主軸與這三個(gè)輔軸組成的平面垂直。六方晶系的最典型形狀是六棱柱體。但是，當(dāng)結(jié)晶過(guò)程中主軸方向晶體發(fā)育很慢，而輔軸方向發(fā)育較快時(shí)，晶體就呈現(xiàn)六邊形。

大氣中的水汽在結(jié)晶過(guò)程中，往往是晶體在主晶軸方向生長(zhǎng)速度慢，而三個(gè)輔軸方向則快得多，冰晶多為六邊片狀。當(dāng)大氣中的水汽十分豐富時(shí)，周圍的水分子不斷向最初形成的晶片上結(jié)合，其中，雪片的六個(gè)頂角首先出現(xiàn)這種情況，這樣，頂角上會(huì)出現(xiàn)一些突出物和枝杈。這些枝杈增長(zhǎng)到一定程度，又會(huì)分杈。次級(jí)分杈與母枝均保持60°的角度，這樣就形成了一朵六角星形的雪花。每片雪花在整體上雖然都是六角星形的，但在細(xì)微形態(tài)上卻有很多差別。有人專門收集過(guò)不同形狀的雪花，竟發(fā)現(xiàn)有六千多種不同的細(xì)微形態(tài)的雪花。

雪花從空中飄落時(shí)，為什么能保持六角形的形態(tài)呢？科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，雪花在空中飄浮時(shí)，本身還會(huì)振動(dòng)，這種振動(dòng)是環(huán)繞對(duì)稱點(diǎn)進(jìn)行的，而這個(gè)對(duì)稱點(diǎn)正是最初形成的冰晶，這就是保持雪花形態(tài)在飄落過(guò)程中不發(fā)生變化的原因。

不過(guò)，在極地，有時(shí)由于大氣中的水汽不足，濕度極低，水汽結(jié)晶過(guò)程十分充裕，冰晶最終能形成六棱柱狀的標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)。因此，在極地，有時(shí)就能看到降下來(lái)的雪不是片狀的雪花，而是一些六棱柱形的雪晶。