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        雪:飄落到人間的精靈

        2020-02-29 10:42:04徐海楚婉苓楊敏
        知識(shí)就是力量 2020年1期
        關(guān)鍵詞:小水滴冰晶雪花

        徐?!〕褴摺蠲?/p>

        幽靜 窗外滿地片片寒花

        一瞬間永恒的時(shí)差

        窩在棉被里

        傾聽 踏雪聽沉默的聲音

        飄雪藏永恒的身影

        雪樹下等你

        在一瞬間有一百萬(wàn)個(gè)可能

        該向前走或者繼續(xù)等

        這冬夜里有百萬(wàn)個(gè)不確定

        漸入深夜或期盼天明

        云空的淚一如冰凌結(jié)晶了

        成雪花垂

        ……

        幽靜的下雪天,我在樹下等你。我該繼續(xù)等待還是離開,我不斷遲疑著。盡管這是一首描寫愛情的歌曲,但里面的詞句依然引起了眾多人深深的共鳴,“在一瞬間/有一百萬(wàn)個(gè)可能/該向前走/或者繼續(xù)等”,最終,我們心中的百萬(wàn)個(gè)不確定終是化作“云空的淚/一如冰凌結(jié)晶了/成雪花垂……”云空的淚是什么?為什么冰凌結(jié)晶就成了雪花了呢?

        水循環(huán)

        云空淚 雪花垂

        北京,2019年11月30日早,一場(chǎng)如約而至的雪把六朝古都裝點(diǎn)得分外妖嬈;2019年12月15日,中央氣象臺(tái)發(fā)布暴雪藍(lán)色預(yù)警,北方大部分地區(qū)隨著一夜北風(fēng)緊,大雪留痕跡,我們又喜提了第二場(chǎng)雪。盡管雪量沒達(dá)到“暴”的程度,但是雪景依然美不勝收,刷爆了人們的朋友圈。雪,就是冬天的精靈,雪一片一片在天空靜靜繽紛,它從哪里來又到哪里去?

        它從云中來,落到地上去。當(dāng)云中的小水滴碰到小冰晶時(shí)就會(huì)凍結(jié)黏附在小冰晶的表面,小冰晶相互碰撞的時(shí)候會(huì)迅速增大,當(dāng)冰晶增大到能夠克服空氣的阻力和浮力時(shí),就會(huì)落到地面,這就是雪花。

        這些小水滴和小冰晶是從哪里來的呢?我們都知道,地球表面各種形式的水體不斷地相互轉(zhuǎn)化,水以氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)的形式在陸地、海洋和大氣間不斷循環(huán)。空中水蒸氣隨氣流運(yùn)動(dòng)到各處,水蒸氣在高空遇冷時(shí),有的液化成小水滴,有的凝華成小冰晶,形成千姿百態(tài)的云。雪花就開始于云中的小水滴。在變成雪之前,這些小水滴需要凝結(jié)核(比如塵埃顆粒)才能結(jié)冰,沒有凝結(jié)核,水滴可以在遠(yuǎn)低于冰點(diǎn)的溫度依然保持液態(tài),甚至形成-40℃ 的過冷水。一旦形成了冰晶,其他冰晶就會(huì)附著在上面形成美麗的雪花。

        所以,歌詞中“云空的淚”指的就是云中雪花“胚胎”中的小冰晶。

        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?yàn)檠┗▽儆诹骄?。云中雪花“胚胎”的小冰晶,主要有兩種形狀。一種呈六棱體狀,長(zhǎng)而細(xì),叫柱晶,但有時(shí)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。

        雪的雅稱

        雪,或紛飛,或輕盈,飄揚(yáng)而落中藏著詩(shī)意,除了“鵝毛”,你知道雪的其他雅稱嗎?

        寒酥:朝來試看青枝上,幾朵寒酥未肯消?!鳎┬煳肌独婊ā?/p>

        梨花:忽如一夜春風(fēng)來,千樹萬(wàn)樹梨花開?!ㄌ疲┽瘏ⅰ栋籽└杷臀渑泄贇w京》

        素塵:旭日開晴色,寒空失素塵。——(唐)李商隱《殘雪》

        凝雨:獨(dú)有凝雨姿,貞晼而無(wú)殉?!铣┥蚣s《雪贊》

        銀砂:兩岸嚴(yán)風(fēng)吹玉樹,一灘明月曬銀砂?!ㄌ疲╉f莊《夜雪泛舟游南溪》

        六花:六花斜撲悚簾,地衣紅錦輕沾?!ㄇ澹┘{蘭性德《清平樂》

        玉蝶:化工何處萬(wàn)剪刀,剪出玉蝶滿空舞?!ㄇ澹┶w翼《途遇大雪》

        仙藻:欲驗(yàn)豐年象,飄搖仙藻來?!ㄌ疲堈f《奉和圣制》

        延伸閱讀

        奇妙的水

        水是一種特殊的液體,它在4℃時(shí)密度最大。當(dāng)溫度在4℃以上時(shí),液態(tài)水遵守一般熱運(yùn)動(dòng)的熱脹冷縮規(guī)律。當(dāng)溫度在4℃以下時(shí),在縮合水分子中會(huì)出現(xiàn)一種像冰晶結(jié)構(gòu)一樣的似冰締合分子,叫作" 假冰晶體"。而水在0~4℃之間是熱縮冷脹的,人們把這種現(xiàn)象叫作反常膨脹。水的這種奇異特性很容易在自然界中看到,如冬天河塘里的水結(jié)冰時(shí),總是從水面開始的。也就是說首先是河面的水溫降到0℃,下面的水溫則高于0℃,從上向下溫度逐漸升高,河底溫度在4℃左右; 密度則逐漸增大,河底密度最大。正因?yàn)樗倪@種奇異特性,才出現(xiàn)“人在冰上走,魚在冰下游”的自然景象。

        那0℃以下的水是不是就肯定會(huì)結(jié)冰呢?其實(shí)不然。簡(jiǎn)單的說0℃以下還保持著液態(tài),這樣的水就叫過冷水。眾所周知,水凝固成冰的一個(gè)必要條件是必須有凝結(jié)核。凝結(jié)核可以是微小的冰晶,可以是水中的懸浮物,甚至可以是器皿的壁。如果沒有凝結(jié)核,液態(tài)水就可以較長(zhǎng)時(shí)間保持在冰點(diǎn)以下而不結(jié)冰。如果這時(shí)突然有凝結(jié)核闖入,則結(jié)冰異常迅速。

        破冰捕魚

        雪花大都是六角形的

        如果周圍的空氣過飽和的程度比較低,冰晶便增長(zhǎng)得很慢,并且各邊都在均勻地增長(zhǎng)。它增大下降時(shí),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(tài),那么冰晶在增長(zhǎng)過程中不僅體積會(huì)增大,而且形狀也會(huì)變化。最常見的是由片狀變?yōu)樾菭睢?/p>

        原來,在冰晶生長(zhǎng)時(shí)周圍水汽會(huì)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??拷幍乃芏缺入x它遠(yuǎn)的地方小,所以水汽就從周圍向冰晶所在處移動(dòng)。水汽分子首先遇到冰晶的各個(gè)角棱和凸出部分,并在那里凝華而使冰晶迅速增長(zhǎng),逐漸成為枝杈狀,最后就變成了六個(gè)花瓣樣卻千姿百態(tài)的雪花。

        古老的諺語(yǔ)“世界上沒有兩片完全相同的雪花”真是如此嗎?1988年,美國(guó)科羅拉多州博爾德市國(guó)家大氣研究中心的科學(xué)家南?!つ翁兀∟ancy Knight)在使用顯微鏡觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)威斯康星州的一次降雪中出現(xiàn)的兩片雪花完全相同。

        雪也分干、濕

        不知道你是否仔細(xì)觀察過,每當(dāng)隆冬季節(jié)降雪的時(shí)候,落在院子里、屋頂上的雪花,有的被風(fēng)一吹就走,掉在衣服上也“一抖即落”,有的雪花則不會(huì),反而容易留下濕痕。原來,被風(fēng)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(gòu)成的,里面沒有水,沒有黏性,所以是“干”的。而在秋末冬初之際的降雪,有時(shí)就不容易被風(fēng)吹走,有黏性,在地面和衣服上也會(huì)留有濕痕,這是因?yàn)檫@種雪里面含有水滴,是“濕”的。

        為什么會(huì)這樣呢?簡(jiǎn)言之,干雪或濕雪是由降雪時(shí)的空氣溫度所決定的。雪花從高空降落,在降落的途中,當(dāng)氣層的溫度始終在0℃以下時(shí),它們就能夠以雪花的姿態(tài),降落到地面成為“干雪”;有時(shí)候,盡管高空的溫度在0℃以下,但在接近地面時(shí),卻遇到一層不是很厚的稍高于0℃的氣層,導(dǎo)致雪花還未來得及全部融化便落到地面,于是就成為半融狀態(tài)的“濕雪”了。

        聚丙烯酸鈉:化學(xué)中的冰雪魔術(shù)師

        神奇的大自然給我們帶來了雪之精靈,同樣,在化學(xué)的大家族里,也有一位閃耀的冰雪魔術(shù)師,它就是聚丙烯酸鈉。

        這種有趣的物質(zhì)是一種非常常見的高吸水性樹脂(嬰兒“尿不濕”最關(guān)鍵的材料就是它),它能夠吸收大量的水,并在吸水的同時(shí)急劇膨脹,體積往往能增大數(shù)百倍。我們?cè)诤芏嗟胤剑ū热缟虉?chǎng)柜臺(tái)、圣誕節(jié)裝飾、影視和舞臺(tái)的布景等)看到的人造雪,就是它的功勞。造雪很簡(jiǎn)單:選取食品級(jí)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(xiàn)了。用手摸一摸,就跟真雪一樣!

        (責(zé)任編輯/岳萌 美術(shù)編輯/滿斗工作室)

        利用聚丙烯酸鈉制造白雪(供圖/ 徐海)

        延伸閱讀

        色彩斑斕的雪

        在我們的印象中,雪都是白色的。這是因?yàn)榭梢姽馐前咨?。冷凍的水顆粒是半透明的,反射陽(yáng)光使雪具有白色外觀。但是,由于環(huán)境因素,雪也會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色。

        中國(guó)西藏自治區(qū)的察隅、德國(guó)的海德堡和南極等地都曾下過紅色的雪;中國(guó)內(nèi)蒙古自治區(qū)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,意大利和瑞典南部等地竟下過烏黑的雪。據(jù)外媒報(bào)道,2018年3 月,俄羅斯、保加利亞、烏克蘭、羅馬尼亞,以及東歐內(nèi)陸國(guó)家摩爾多瓦共和國(guó),都出現(xiàn)了罕見的“橘雪”。

        對(duì)此,有科學(xué)家分析是由于雪花里混進(jìn)了各種不同顏色的植物或是有色塵粒之故。人們?cè)谀蠘O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(zhǎng)。植物學(xué)家們根據(jù)藻類植物顏色的不同,把它們分為藍(lán)藻、綠藻、紅藻、褐藻。彩色的雪就是這些藻類植物被暴風(fēng)刮到高空,和雪片相遇,黏在雪片上形成的。

        此外,如果風(fēng)把黃色或黑色礦物的微細(xì)顆粒吹到高空,混入雪花的形成過程,或直接作為雪的凝結(jié)核的話,天空就會(huì)下黃雪或者黑雪了。

        伊根冰川的粉紅色雪

        南極微藻水華引起的五顏六色的雪

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