在天空中运动的水汽怎样才能形成降雪呢?是不是温度低于零度就可以了?不是的,水汽想要结晶,形成降雪必须具备两个条件:一个条件是水汽饱和。空气在某一个温度下所能包含的最大水汽量,叫做饱和水汽量。水汽条件对形成大雪十分重要 。水汽条件越好,雪花也会越大。原来,在冰晶增长的同时,冰晶附近的水汽会被消耗。所以,越靠近冰晶的地方,水汽越稀薄,过饱和程度越低。在紧靠冰晶表面的地方,因为多余的水汽都已凝华在冰晶上了,所以刚刚达到饱和。这样,靠近冰晶处的水汽密度就要比离它远的地方小。水汽就从冰晶周围向冰晶所在处移动。水汽分子首先遇到冰晶的各个角棱和凸出部分,并在这里凝华而使冰晶增长。
雪花晶体的大小,与水汽凝华结晶时的温度密切相关。 如果周围的空气过饱和的程度比较低,冰晶便增长得很慢,并且各边都在均匀地增长。如果周围的空气呈高度过饱和状态,那么冰晶在增长过程中不仅体积会增大,而且形状也会变化。
另一个条件是空气里必须有凝结核。有人做过试验,如果没有凝结核,空气里的水汽,过饱和到相对湿度500%以上的程度,才有可能凝聚成水滴。但这样大的过饱和现象在自然大气里是不会存在的。所以没有凝结核的话,我们地球上就很难能见到雨雪。凝结核是一些悬浮在空中的很微小的固体微粒。
在雪花下降时,各个雪花也很容易互相攀附并合在一起,成为更大的雪片。雪花的并合大多在以下三种情况下出观。(1)当温度低于0℃的时候,雪花在缓慢下降的途中相撞。碰撞产生了压力和热,使相撞部分有些融化而彼此沾附在一起,随后这些融化的水又立即冻结起来。这样,两个雪花就并合到一起了。(2)在温度略高于0℃的时候,雪花上本来已覆有一层水膜,这时如果两个雪花相碰,便借着水的表面张力而沾合在一起。(3)如果雪花的枝叉很复杂,则两个雪花也可以只因简单的攀连而相挂在一起。
处于冰点时的雪晶体能够黏合更多的晶体。雪晶体的这种聚合似乎在大气中更容易出现。当中等大小的雪花出现时,它们有相当大的可能性会通过继续碰撞的方式最终聚合在一起使自己的体积加大,尤其是当那些小雪花或小冰晶在大雪花的下落路径上,以大雪花2/3或一半的速度下降时更容易被大雪花“兼并吃掉”从而让大雪花长得更大。
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