由于冰晶是六角形的,所以冰晶結(jié)合成的雪花也是六角形的。空氣中有大量的水汽,水汽在空氣中如果遇到零度以下的氣溫,就會(huì)結(jié)成冰晶。冰晶是很小很小的,呈六角形。當(dāng)冰晶在空氣中漂浮時(shí),碰到水汽就會(huì)使冰晶不斷變大而成為雪花。
《韓詩(shī)外傳》曾記載:“凡草木花多五出,雪花獨(dú)六出。”即雪花是六瓣、六角形的。其實(shí)這和水汽凝華結(jié)晶時(shí)的晶體習(xí)性有關(guān),水汽凝華結(jié)晶成的雪花和天然水凍結(jié)的冰都屬于六方晶系。水晶也和冰晶一樣,是六方晶系中的一種,不同的是,水晶是一氧化硅的結(jié)晶,而冰晶是水的結(jié)晶。
六方晶系由四個(gè)結(jié)晶軸構(gòu)成,其中三個(gè)輔軸在一個(gè)基面上,互相以60°的角度相交,第四軸(主晶軸)與三個(gè)輔軸所形成的基面垂直。當(dāng)水汽凝華結(jié)晶時(shí),倘若主晶軸發(fā)育得比另外三個(gè)輔軸快,并且延伸很長(zhǎng),那么晶體就會(huì)形成柱狀;而如果主晶軸發(fā)育慢,且很短,那么晶體就形成片狀。雪花之所以都是六角形,是因?yàn)樗刂骶лS方向晶體生長(zhǎng)的速度要比沿三個(gè)輔軸方向慢得多。
除六邊形雪花之外,科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)了自然界中三角形雪花的存在。為揭開(kāi)謎底,科學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中模擬與自然降雪相似的條件以制造雪花,通過(guò)記錄各種不同形狀的雪花晶體,最終發(fā)現(xiàn),一些三角形雪花晶體仍然有六個(gè)邊,只是因?yàn)樗鼈兌加扇L(zhǎng)三短的六條邊構(gòu)成,所以看上去像三角形。科學(xué)家指出,這種情況一般是由于雪花在降落的過(guò)程中,微小的塵埃顆粒等雜質(zhì)會(huì)使雪花的某個(gè)邊緣產(chǎn)生傾側(cè),在風(fēng)力作用下,向下傾側(cè)的邊緣會(huì)生長(zhǎng)得更快,從而形成三角形。
雖然雪花的基本形狀是六角形,但在細(xì)微形態(tài)上卻存在很多差別。世界上很多雪花圖案搜集者,他們拍攝了成千上萬(wàn)張雪花照片,發(fā)現(xiàn)了大量不同的雪花。雪花的魅力在于雖然它的基本形狀都是六角形,但是在大自然中卻幾乎找不出兩朵完全相同的雪花,如同地球上找不出兩個(gè)完全相同的人一樣。