雪花的基本形狀
下雪時的景致美不勝收,但科學家和工藝美術師贊嘆的還是小巧玲瓏的雪花圖案。
遠在一百多年前,冰川學家們已經開始詳細描述雪花的形態了。
西方冰川學的鼻祖丁鐸耳在他的古典冰川學著作里,這樣描述他在羅扎峰上看到的雪花:“這些雪花……全是由小冰花組成的,每一朵小冰花都有六片花瓣,有些花瓣象山蘇花一樣放出美麗的小側舌,有些是圓形的,有些又是箭形的,或是鋸齒形的,有些是完整的,有些又呈格狀,但都沒有超出六瓣型的范圍。”
在我國,早在公元前一百多年的西漢文帝時代,有位名叫韓嬰的詩人,他寫了一本《韓詩外傳》,在書中明確指出,“凡草木花多五出,雪花獨六出。”
雪花的基本形狀是六角形,但是大自然中卻幾乎找不出兩朵完全相同的雪花,就象地球上找不出兩個完全相同的人一樣。
許多學者用顯微鏡觀測過成千上萬朵雪花,這些研究最后表明,形狀、大小完全一樣和各部分完全對稱的雪花,在自然界中是無法形成的。
在已經被人們觀測過的這些雪花中,再規則勻稱的雪花,也有畸形的地方。
為什么雪花會有畸形呢?因為雪花周圍大氣里的水汽含量不可能左右上下四面八方都是一樣的,只要稍有差異,水汽含量多的一面總是要增長得快一些。
世界上有不少雪花圖案搜集者,他們象集郵愛好者一樣收集了各種各樣的雪花照片。
有個名叫賓特萊的美國人,花了畢生精力拍攝了近六千張照片。
蘇聯的攝影愛好者西格尚,也是一位雪花照片的攝影家,他的令人銷魂的作品經常被工藝美術師用來作為結構圖案的模型。
日本人中谷宇吉郎和他的同事們,在日本北海道大學實驗室的冷房間里,在日本北方雪原上的帳篷里,含辛茹苦二十年,拍攝和研究了成千上萬朵的雪花。
但是,盡管雪花的形狀千姿百態,卻萬變不離其宗,所以科學家們才有可能把它們歸納為前面講過的七種形狀。
在這七種形狀中,六角形雪片和六棱柱狀雪晶是雪花的最基本形態,其它五種不過是這兩種基本形態的發展、變態或組合。
"瑞雪兆豐年"有科學依據嗎?
當然有!“瑞雪兆豐年”是一句流傳比較廣農諺,意思是說冬天下幾場大雪,是來年莊稼獲得豐收的預兆。
為什么呢?
其一是保暖土壤,積水利田。
冬季天氣冷,下的雪往往不易融化,蓋在土壤上的雪是比較松軟的,里面藏了許多不流動的空氣,空氣是不傳熱的,這樣就像給莊稼蓋了一條棉被,外面天氣再冷,下面的溫度也不會降得很低。
等到寒潮過去以后,天氣漸漸回暖,雪慢慢融化,這樣,非但保住了莊稼不受凍害,而且雪融下去的水留在土壤里,給莊稼積蓄了很多水,對春耕播種以及莊稼的生長發育都很有利。
其二是為土壤增添肥料。
雪中含有很多氮化物。
據觀測,如果1升雨水中能含1.5毫克的氮化物,那么1升雪中所含的氮化物能達7.5毫克。
在融雪時,這些氮化物被融雪水帶到土壤中,成為最好的肥料。
其三是凍死害蟲。
雪蓋在土壤上起了保溫作用,這對鉆到地下過冬的害蟲暫時有利。
但化雪的時候,要從土壤中吸收許多熱量,這時土壤會突然變得非常寒冷,溫度降低許多,害蟲就會凍死。
所以說冬季下幾場大雪,是來年豐收的預兆。
為什么下雪不冷化雪冷?
現行初中物理教材在《熔化與凝固》一節中提出:“為什么下雪不冷化雪冷?”根據教參和《十萬個為什么·氣象》卷中的解釋,大意都是:下雪水結冰,要放熱;而融雪冰熔為水,要吸熱。
故下雪不冷化雪冷。
其實這種解釋是錯誤的!
不錯,水結冰要放熱,而冰融化為水要吸熱,但根據熱力學基本定律:物體的熱量只能從高溫物體轉移到低溫物體。
水與冰雪的相互轉化溫度為0oC,水結冰放熱到環境中會使環境溫度升高,但最高不可能超過0oC,否則熱量的流向就會“掉頭不顧”;另一方面,雪融化為水要吸熱,使環境溫度下降。
但環境溫度最低也不可能降到0oC以下,否則低于0oC的環境就會使冰雪融化的過程產生“逆轉”。
因此,從理論上講,下雪決不可能比融雪溫度低。
那么實際生活中,下雪或融雪與環境溫度之間又有何關系呢?一方面,冰雪與水轉化的物理規律不變,但另一方面,由于一天之中早晨和中午氣溫不同,同一時間不同地點(如向陽處和背光處)的氣溫也不一樣,加上白雪和臟雪吸熱的能力不同,而且即使環境溫度高于0oC,雪的融化也有一個過程,還有風速和濕度的影響,使人感覺到的冷熱與物理學上的溫度高低并不完全一致。
這樣就使“下雪不冷化雪冷”的問題大大復雜化了。
要科學地判斷“下雪不冷化雪冷”,首先要弄清楚什么叫下雪,什么叫融雪,例如:每年的第一次降雪時,因為雪花是在高空形成的,在高空氣溫遠低于0oC,但這時地面溫度常在0oC以上。
這樣,雪一落到地上就立即融化了。
雖然在下雪但雪隨下隨融,溫度始終在0oC以上,這種情況是算下雪還是算融雪呢?而且,江南這種邊下雪邊融雪的情況很常見,如果這種情況僅歸為下雪天,那么就會很自然地得出“下雪不冷化雪冷”了。
但從嚴格的意義上講,這種邊下雪邊融雪的天氣,不宜僅歸納到下雪天的范疇。
為了便于對氣象資料進行統計歸納,能不能這樣對下雪天和融雪天進行界定:“凡第二天有積雪,盡管頭天下雪時最高氣溫在0oC以上,還是定為下雪天。
而有積雪未降雪,最高氣溫高于0oC的天氣都看作融雪天。”按照這一標準,筆者花了100余元抄錄了南昌市近十年整個降雪過程的氣象資料。
雖然憑這些資料進行統計判斷還顯得不足,但本人實在沒有財力再購買更多的資料了。
現從南昌市近十年降雪過程的資料統計,下雪天的平均最高氣溫為1.5oC,,平均最低氣溫為-2.76oC,平均下雪天氣溫為-0.63oC。
而化雪天平均最高氣溫為3.2oC,平均最低氣溫為-1.8oC,化雪天日平均氣溫0.7oC。
可見一般說來下雪天比化雪天氣溫低。
因此,所謂“下雪不冷化雪冷”在物理學上講并不成立。
既然下雪天氣溫比化雪天低,那么為什么說“下雪不冷化雪冷”呢?除了本文開始已否定了的解釋外,筆者還收集到以下幾種解釋:1、干燥保溫說;2、化雪風大說;3、幅射散熱說;4、矯枉過正說。
下面對這幾種解釋我們逐一分析。
一、干燥保溫說:這種觀點認為下雪時空氣濕度低,相對比較干燥,使空氣和衣物的保暖性能相對較好,而化雪天空氣濕度相對較大,空氣傳熱性強,使人感到冷。
對此我們說:下雪時雪花漫天飛舞,化雪時到處積雪積水,這兩種天氣中,相對溫度都很大,而且0oC時冰的飽和蒸汽壓和水的飽和蒸汽壓相同,因此下雪天與化雪天的相對濕度應該相差不大。
從南昌地區的氣象統計資料看:下雪天平均相對溫度為81.8%,絕對濕度為4.8毫米汞柱。
而化雪天平均相對濕度為83.6%,絕對濕度為5.38毫米汞柱。
雖然化雪時濕度略高,但對空氣熱傳導系數影響幾乎為零。
至于衣物的保暖性也應該區別很小。
因此,這種很小的濕度變化不會產生明顯的“下雪不冷化雪冷”的效果。
幫以上說法雖然有道理,但依據還顯得不足。
二、化雪風大說:“化雪時往往風大,所以顯得很冷”。
根據南昌市近年氣象統資料,下雪天平均風速為2.3米/秒,化雪天平均風速為1.1米/秒。
因此這一理論依據不足。
三、幅射散熱說:“化雪天一般要出太陽,空中無支,這樣夜間地面熱量很容易散失,所以化雪天的最低溫度要比下雪天低。”根據南昌地區的統計資料:下雪天平均氣溫為-2.76oC,化雪天平均氣溫為-1.8oC。
最低氣溫還是下雪天低,因此這一理論也不成立。
四、矯枉過正說:“下雪不冷化雪冷,主要是古人為強調化雪天仍然很冷的一種矯枉過正的說法,實際上還是下雪比化雪冷。
類似這樣的矯枉過正說法,在我國天氣諺語中還有很多,如:“立秋后還有十八個秋老虎更厲害。”這就是強調立秋后天氣仍很熱。
以上說法有一定道理,在此可作一說存查。
縱觀以上各種解釋都不太理解。
對此,筆者根據在農村調查的結果提出以下新的解釋,與大家切磋。
首先,能總結出“下雪不冷化雪冷”的人,肯定是下層知識分子和勞動者。
因為那些達官貴人,出入有馬轎裘衣,在家有錦帳火坑,隨時有人伺候加減衣服,一般很少有感到凍冷的時候。
按儒家傳統的教育,他們只應關心修、齊、治、平,那些儒家的“不肖之子”想的多為風、花、雪、月,偎翠依紅,因此不會關心下雪天和化雪天冷暖問題。
而中下層知識分子和勞動者,住的多為茅屋,出外要靠自己步行,這就使他們能體會到“下雪不冷化雪冷”了。
據筆者調查,直到本世紀四五十年代,南昌附近農村農民住的基本上都是稻草房。
稻草一濕了就很容易腐爛,也不保溫,所以住草房的農民,秋收以后,都要把原來屋上蓋的禾草換成當年的干草。
至今農民雖然住上了瓦房,但還保留當年習慣,每年立冬前對牛欄的禾草都要徹底換一次。
問其原因,答曰:“冬天不換草,牛會凍病凍死。”由于我國屬季風氣候,冬季一般寒冷少雨。
所以立冬前后換上的禾草,在第一次降雪前,一般會保持干燥的狀況。
特別是黃淮流域冬季很少下雨,即使在降雪前下過雨經過一段時間的日曬風吹也應該比較比較干燥了。
這樣下雪時屋面的茅草應該是相對干燥的。
但在化雪時,由于日溫差的變化,不可能當天就把屋面的積雪全部融化,因雪水共存,使雪水積聚在屋面,從而使水有充分的時間滲入茅草之中。
由于茅草保溫主要是靠草所包裹的不流動空氣,一旦這些空氣被水所填充,必然使屋面保溫性大大下降。
據測試,水的導熱性是空氣的60倍,盡管下雪時平均溫度要比化雪時低1---2oC,但只要茅草濕度增加10%就足以使人感到化雪時室內溫度更低了。
由于燒飯等人類活動,室內產生的熱量還是不少的。
加上門窗封閉較嚴(科天要糊窗紙)熱量不容易散失,即使外面冷到零下十幾度,由于雪本身的良好保溫作用可以使茅草與接觸的界面上,溫度在-1oC左右。
又因厚茅草被雪水浸濕,熱量大量外泄,從而使室外內溫度接近室外溫度結果使室內溫度反比前述的大雪紛飛時低,自然在室內的人會感到“下雪不冷化雪冷”了。
對于外出者來說。
雖然橡膠在國外應用已有上百年,但我國橡膠雨鞋“飛入尋常百姓家”,還是本世紀四五十年代的事。
據筆者調查,四十年代前,上層人士冬天穿皮鞋,中等收入的穿棉鞋,一般老百姓家穿布鞋、麻鞋、草鞋。
雨雪天能再加一雙木屐的,就算是很不錯了。
而這些鞋子的一個共同點就是都不防水。
這對達官貴人來說無所謂,反正出入坐轎騎馬,但對中下層人士來說,化雪天不得不將不防水的鞋踩在雪地上,結果雪水浸濕鞋襪,使雙腳冰冷接近0oC。
而下雪天,雖然氣溫更低,但由于沒有到冰的融點。
雪是“干”的,不會濕鞋。
這樣鞋的保暖性好,反而可使雙腳的溫度比化雪時鞋襪踩在雪水中高出許多。
這一點相信大家都是有體會的。
俗話說寒從腳下起,腳冷不僅會使人身全身感到寒冷,而且還容易使人因此生病。
這就更放大了化雪冷的印象。
綜上所述:直到不久遠前,由于普通人的屋面材料和鞋襪不防水的原因,不管是外出還是居家都使一般老百姓在化雪天主觀感到更冷。
因此,在過去“下雪天不冷化雪冷”的命題是成立的。
但這并不意味著下雪天的氣溫反而比化雪天氣溫高。
而傳統的“下雪放熱,化雪吸熱”的解釋則是錯誤的。
關于雪的作文
早晨六點多鐘,我剛起床,就聽見爸爸說外面下雪啦!我聽后,連忙跑到窗外一看,啊!只見天地之間白茫茫的一片,雪花紛紛揚揚的從天上飄落下來,四周像拉起了白色的帳篷,大地立刻變得銀裝素 裹。
我不禁想起一句詩“忽如一夜春風來,千樹萬樹梨花開”真美呀!
那雪花潔白如玉,它是天宮派下的小天將,還是月宮桂樹上落下的玉葉呢?雪花像美麗的玉色蝴蝶,似舞如醉;像吹落的蒲公英;似飄如飛;像天使賞贈的小白花兒;忽散忽聚,飄飄悠悠,輕輕盈盈,無愧是大地的杰作!只見眼前的雪花像蝴蝶一樣調皮,一會兒落在屋檐下,一會落在樹枝上,還不時飄在行人的臉上。
看,雪中的人兒,不,是朝氣蓬勃的同學們,追呀,跑呀,跳呀,笑呀,與青松并立。
雪下得更大了,變成了鵝毛大雪。
我和同學們走出教室,跑到操場上,不管天氣多么冷,雪下的多么大,就算雪大到我們熱乎乎的臉上也不在乎,因為我們實在是太高興、太開心呀!又可以打雪仗、堆雪人。
雪是冬的使者,尤其是這第一場雪,它預報著冬天的到來,我愛雪花,因為它美麗、純潔、無私,能給大地帶來歡樂。
關于雪的詩
.江雪
柳宗元
千山鳥飛絕,萬徑人蹤滅。
孤舟蓑笠翁,獨釣寒江雪
2.王安石 【作品】:梅花
墻角數枝梅,凌寒獨自開。
遙知不是雪,為有暗香來。
3.白居易的《問劉十九》
“綠蟻新醅酒,紅泥小火爐,
晚來天欲雪,能飲一杯無?”
4.劉長卿《逢雪宿芙蓉山主人》
日暮蒼山遠,天寒白屋貧。
柴門聞犬吠,風雪夜歸人。
5.窗含西嶺千秋雪,門泊東吳萬里船
6.晨起開門雪滿山,雪晴云淡日光寒
7.寒川消積雪,凍浦漸通流
8.都城十日雪,庭戶皓已盈
9.草枯鷹眼疾,雪盡馬蹄輕
14.山回路轉不見君,雪上空留馬行處
15.夜深知雪驟,時聞折竹聲
16.云橫秦嶺千秋雪,雪擁藍關馬不前
17.殘雪壓枝猶有橘,凍雪驚筍欲抽芽
18.三巴春霽雪初消,百折千回向東去
19.青海長云暗雪山,孤城遙望玉門關
黃云萬里動風色,白波九道流雪山。
——李白《廬山謠寄盧侍御虛舟》
欲渡黃河冰塞川,將登太行雪滿山。
——李白《行路難三首之一》
五月天山雪,無花只有寒。
——李白《塞下曲六首(其一)》
君不見高堂明鏡悲白發,朝如青絲暮成雪。
——李白《將進酒》
西山白雪三城戍,南浦清江萬里橋。
——杜甫《野望》
歲暮陰陽催短景,天涯霜雪霽寒霄。
——杜甫《閣夜》
其余七匹亦殊絕,迥若寒空雜霞雪。
——杜甫《韋諷錄事宅觀曹將軍畫馬圖》
試拂鐵衣如雪色,聊持寶劍動星文。
——王維《老將行》
孤舟蓑笠翁,獨釣寒江雪。
——柳宗元《江雪》
古戍蒼蒼烽火寒,大荒沉沉飛雪白。
——李頎《聽董大彈胡笳弄兼寄語房給事》
野云萬里無城郭,雨雪紛紛連大漠。
——李頎《古從軍行》
中有一人字太真,雪膚花貌參差是。
——白居易《長恨歌》
萬里寒光生積雪,三邊曙色動危旌。
——祖詠《望薊門》
欲將輕騎逐,大雪滿弓刀。
——盧綸《塞下曲四首之三》
路出寒云外,人歸暮雪時。
——盧綸《送李端》
回樂烽前沙似雪,受降城外月如霜。
——李益《夜上受降城聞笛》
三春白雪歸青冢,萬里黃河繞黑山。
——柳中庸《征人怨》
大雪壓青松,青松挺且直,
要知松高潔,待到雪花時。
(陳毅)
北風卷地白草折,
胡天八月即飛雪。
忽如一夜春風來,
千樹萬樹梨花開。
(唐/岑參)
云橫秦嶺家何在,雪擁藍關馬不前。
窗含西嶺千秋雪,門泊東吳萬里船。
——虞
江雪(柳宗元)
千山鳥飛絕,萬徑人蹤滅。
孤舟蓑笠翁,獨釣寒江雪。
《別董大》(高適)
千里黃云白日曛,
北風吹雁雪紛紛。
莫愁前路無知己,
天下誰人不識君。
白雪歌送武判官歸(岑參)
北風卷地白草折,胡天八月即飛雪。
忽如一夜春風來,千樹萬樹梨花開。
散入珠簾濕羅幕,狐裘不暖錦衾薄。
將軍角弓不得控,都護鐵衣冷難著。
瀚海闌干百丈冰,愁云慘淡萬里凝。
中軍置灑飲歸客,胡琴琵琶與羌笛。
紛紛暮雪下轅門,風掣紅旗凍不翻。
輪臺東門送君去,去時雪滿天山路。
山回路轉不見君,雪上空留馬行處。
無 題
李商隱
相見時難別亦難,
東風無力百花殘。
春蠶到死絲方盡,
蠟燭成灰淚始干。
曉鏡但愁云鬢改,
夜吟應覺月光寒。
蓬山此去無多路,
青鳥殷勤為探看。
大雪壓青松,青松挺且直,
要知松高潔,待到雪花時。
(陳毅)
北風卷地白草折,
胡天八月即飛雪。
忽如一夜春風來,
千樹萬樹梨花開。
(唐/岑參)
云橫秦嶺家何在,雪擁藍關馬不前。
窗含西嶺千秋雪,門泊東吳萬里船。
——虞
江雪(柳宗元)
千山鳥飛絕,萬徑人蹤滅。
孤舟蓑笠翁,獨釣寒江雪。
《別董大》(高適)
千里黃云白日曛,
北風吹雁雪紛紛。
莫愁前路無知己,
天下誰人不識君。
白雪歌送武判官歸(岑參)
北風卷地白草折,胡天八月即飛雪。
忽如一夜春風來,千樹萬樹梨花開。
散入珠簾濕羅幕,狐裘不暖錦衾薄。
將軍角弓不得控,都護鐵衣冷難著。
瀚海闌干百丈冰,愁云慘淡萬里凝。
中軍置灑飲歸客,胡琴琵琶與羌笛。
紛紛暮雪下轅門,風掣紅旗凍不翻。
輪臺東門送君去,去時雪滿天山路。
山回路轉不見君,雪上空留馬行處。
無 題
李商隱
相見時難別亦難,
東風無力百花殘。
春蠶到死絲方盡,
蠟燭成灰淚始干。
曉鏡但愁云鬢改,
夜吟應覺月光寒。
蓬山此去無多路,
青鳥殷勤為探看。