12月24日
小编正准备出门吃午饭
猛然发现雪花降临
一场降雪
让冬天的气氛又浓了几分
有人喜爱观赏雪景
看雪花为平日的景色增添不同的色彩
有人则更乐于研究雪花本身
从它千变万化的形态中
获得独特的乐趣
今天小编就带大家
“扒一扒”雪花到底是什么花？
摄影师镜头下千姿百态的雪花
一、雪花何以形成不同形态？
提起雪花的形态，大多数人想到的形象是常用于装饰的对称六角星。的确，六角星是雪花最常见的“造型”。
早在西汉时期，人们就观察到了雪花这种独特的形态，并留下“凡草木花多五出，雪花独六出”的记载。但如果仔细观察，便能发现雪花的形态其实极为多样。
第一个系统研究雪花的形态，并尝试为其分类的日本学者中谷宇吉郎有雪博士的雅号。从1930年开始，他为雪花拍了将近3000张照片，通过这些照片把雪花分成七大类和之下的若干小分支。这七大类包括：针状晶体、柱状晶体、片状晶体、柱状和片状组合晶体、带延展平面的柱状晶体、霜晶和不规则晶体。
▲六边形片状
▲十字针状
▲三角形
▼十二角星状
2006年，物理学家肯内特·G·利布瑞克特（KennethG.Libbrecht）出版了一本关于雪花的指南。在书中，他将雪花划分为35类，最常见的雪花都在这些分类中。
常见的35类雪花形态
但雪花的分类“扩军”并未就此终止。目前的雪花分类已经达到120种以上，且仍在不断扩大的过程中。这是因为，一方面，雪花的形态分类十分复杂，几乎每个研究者都有自己的思路，另一方面，雪花的形态确实太多变了。
Q
为何雪花能以如此多样的面貌出现？
A
和常见的由水凝固成冰不同，雪花是由空中的水汽直接凝华而成的。当气温降低，空中水汽饱和，便在结晶核（如尘埃）上开始结晶，然后逐步长大形成雪花。当6个水分子结合在一起后，最终会形成一个更大的六边形，以此类推，再形成更大的六边形。
视频来源：http://www.snowcrystals.com
二、相同的雪花存在吗？
关于雪花的形态，有一个问题很热门——是否存在两片相同的雪花。随着问的人越来越多，这个问题几乎带上了几分佛教禅宗一样的味道。显然，人类是不可能检查所有雪花的形态的，但物理学家仍有方法解决这个问题。
答案在很大程度上取决于不同人对问题的理解。简单地说，两片复杂的雪花完全相同的可能性极小。越是仔细观察，越能发现不同之处。
如果将问题细化到纳米级，那么雪花可以完全一样因为自然界的某些事物就是完全相同的。例如所有电子——它无法被分解为更小的粒子，每一个都完全一样。
组成雪花的水分子比电子复杂得多，并非所有的水分子都是完全一样的。水分子常理上由1个氧原子和两个氢原子组成，但每5000个自然产生的水分子中，就有一个由1个氘原子代替1个氢原子，而每500个自然产生的水分子中，就包含一个由氧-18（氧原子的重同位素）而非常规的氧-16组成的分子。
温度和过饱和水汽密度对雪花形态的影响
典型的雪花大概包含1018个水分子，因此其中大概率会有一些水分子与众不同。这些不寻常的水分子将随机散布在整个雪花中，从而使其具有独特的外观。两个包含1018个水分子的雪花具有完全相同的分子布局的可能性非常小，其概率与零近乎没有差别。
如果放宽定义，小雪花看起来会很相似。假设我们的标准是两片雪花在光学显微镜下看起来相似即可，那么我们很容易找到形态相似的雪花。但这仅适用于简单的六角形雪花。那更复杂的雪花晶体呢？
蕨叶形星状枝晶
盘状扇形
十二角星状
星状枝晶
更大、更复杂的雪花外观每片都不相同
自然界形成复杂雪花的方法数量惊人
打个比方来说，我们在书架上放15本书，第一本书有15种选择，第二本书有14种选择，第三本书有13种选择……最终有超过一万亿种方法可以放这15本书。
而大自然在形成雪花时，面临的问题可能相当于安放100本书乃至更多，可能的排列数量就增加到10的158次方，这个数字大约是整个宇宙中原子总数的1070倍。
因此
在整个地球历史上制造的
所有复杂雪花中
不可能有两片看起来完全相同
三、怎样观测雪花形态？
虽然人们已经发现了上百种雪花形态，但雪花以其独特形态存在的时间非常短暂，就算在气温较低时，雪花坠地后形态也会在短时间内发生变化。因此，想要留下雪花独特的姿态，摄影是最好的方法。
由于雪花“稍纵即化”的特性，微距拍摄又难以直接在大雪中拍摄动态的雪花，因此用一些特别的道具，制造一个合适的背景，把雪花“留住”显得尤为重要。
有人喜欢留在室内，用手边最常见的道具——保鲜膜或塑料片，将其贴在窗户打开的缝隙上，或平放在室外的阳台、窗台上，以承接飞来的雪花。
也有人喜欢前往室外，用一块有颜色的板子接住雪花，再用小刷子将雪花运送到玻璃片上拍摄。日本气象学者荒木健太郎推荐的方式则是用黑色或深色的布料承接雪花。
要注意的是，这些背景道具都需要在拍摄前先放到室外或冰箱中降温“预冷”，防止雪花快速融化。当然，无论你采用何种方式拍摄，足够的防寒都是头等大事。
一般而言，降雪时天气阴沉，很难获得适宜的光线。而单片雪花又是无色透明的，需要一定的光线才能拍好。如果有条件，可以在一旁补光，以便将雪花拍摄得更为清晰，保留更多的细节。
你，要尝试一下吗？
中国气象报社 出品
原标题：《刚刚，北京叒飘雪！那么雪花，是种什么花 | 深度科普》