冰與雪的秘密 作者簡介

當水汽遇到塵埃雪花的生命始于云的形成。水從海洋、湖泊、河流中蒸發，成為水蒸氣。水蒸氣是氣態的水分子。每個水分子由一個氧原子和兩個氫原子組成，由于吸收能量而活性增強，能夠自由地在空氣中飄浮。這些小小的水分子充滿期待，不斷上升到更高的空中。當空氣溫度變低，組成水蒸氣的水分子聚集得越來越緊密，它們相互黏結，或者沾附在空氣中的灰塵、花粉等微粒上，形成小水滴，聚積成云。云中的水滴非常小，直徑可能只有10 微米，也就是一根頭發的十分之一粗細。高空的氣流會把云從一個地方帶到另一個地方，變成雨落向地面，流向湖泊、海洋，完成水循環。然而，云并不是都化成雨。當高空中的溫度繼續下降，云中的溫度也越來越低，低到0℃以下。這時，一個水滴碰到了一個灰塵微粒，在這個小灰塵的依托下變成了一個冰晶，這就是雪的胚芽。這時候，溫度低于0℃，而且云區中過冷卻水滴、冰晶、水汽三者共存，共存區中的水汽（也就是空氣中的水分子）可以流動，流動的方向是從水汽壓高的地方流向水汽壓低的地方?？茖W家告訴我們，在共存區中，冰晶表面的飽和水汽壓低，水滴表面的飽和水汽壓高。而水汽區的水汽壓處于冰晶表面和水滴表面飽和水汽壓值之間，水滴表面會蒸發出水汽（水分子）。水分子通過水汽區到達水汽壓低的冰晶表面，并凝華在冰晶上，使冰晶生長變大。像這樣，水滴不斷蒸發水分子而變小或消失，冰晶讓水分子凝華而長大的轉化過程，稱為“貝吉龍過程”。另外，過冷卻水并不穩定，當與冰晶相撞，也會凍結黏附在冰晶表面，使冰晶長大。當冰晶重到上升氣流和空氣阻力無法托住它的時候，就會慢慢長成雪花，落到地面。“大約需要10萬個水滴的水汽才能形成一片雪花。”一直研究雪花的肯尼思·利伯瑞徹特（Kenneth Libbrecht） 博士說。一片雪花從形成到落地需要15~45 分鐘。