雪花为什么是正六边形的结晶体

雪花为什么是正六边形的结晶体
我从一本书上看到的,把答案忘了,有谁知道.

为什么雪花的形状各不相同
雪花都是由空中的尘埃引起水分子层层凝结而成的,尽管每一朵都呈六边形,但是细心观察,我们几乎找不到两片完全相同的雪花.有的雪花晶体矮矮胖胖,有的纤细修长,有的扁平如板,也有的带着精致的枝杈.为什么雪花的形状各不相同呢?
原来雪花的结构形状取决于晶体迅速穿越高空大气层时经历的温度、水汽及气流的变化.雪晶总是对称的,因为云层中的环境虽说在不断变化,但这些变化却始终是对称地同时作用于晶体的六条边.形成一颗雪晶需要大约15分钟.
产生雪晶的云层温度必须在华氏4度到14度之间,云中必须充满稠密的水蒸气.因为大量水蒸气的存在,为晶体提供了丰富的可加工的原料,同时也提供了构制各种复杂图案的可能性.
晶体长大到重量足以使它穿越云层下的气流时,以每秒钟约3公里的速度悠然飘向地面.如果近地面的温度高于华氏32度,雪晶化成雨水降落；如果温度恰好比32度略低,晶体在飘落的途中就与另一些晶体结合在一块形成雪花落下.当雪晶飘落时,如果云层下有上升的气流盘旋,晶体就一会儿上升,一会儿下降,粘结成越来越大的冰块,直至重量增大到足以克服上升的气流时,就以冰雹的形式下落到地面.
雪花形成的时候,大气里水气是饱和的,温度则在摄氏零度以下.微细的冰晶会渐渐围绕着凝结核.然后,冰晶连结在一起而雪花亦随之诞生.这过程被称为“结晶”.在结晶过程中,水分子会以它们的基本排列方式从液态变成固态.由于冰晶的基本模式是六角棱体,大部份冰晶的雏形都是六角形的.当更多的水分子与冰晶结合后,他们会由第一个六角形开始保持冰晶的形状继续向外生长.
虽然大部份冰晶形成时有着六边对称的特性,但是它们会因应温度的改变而做成很多不同形状的变化.若温度低于摄氏零下三十度,六角柱体的冰晶便会形成,典型的六角形的扁平片状雪花会在摄氏零下十五度左右时形成.当温度上升至摄氏零下五度,无论针状、柱状抑或一些不能估计的形状的雪花便会产生.由于雪层越高,温度越冷,因此六角柱状的雪花通常会在高云形成.较低的云层通常会形成六角平面的片状雪花,而不同形状的结晶会在低云中产生.
我们知道雪晶的六角形状能细分为两大类,一是片状,另一类是柱状.我们经常看到比较美丽的雪花便是那些六边对称的片状雪晶.它们通常会在温度介乎摄氏零下五度至零下二十度之间形成,柱状雪花包括了针状和中空柱状,针状雪晶在温度介乎摄氏零度至摄氏零下五度形成,中空柱状在是低于摄氏零下二十度形成.
如果我们希望找出大部分冰晶是六角棱体的原因,我们或许应该首先了解一下水分子.水分子是由两个氢原子以及一个氧原子(这便是我们常把水称为H2O的原因),它们以一种很强的键——共价键,黏合在一起.
当液态的水分子被冷却至凝固点,水分子会互相碰撞,形成固态冰晶,然后它们会利用氢键结合在一起.若分子与分子之间结合,便会更稳定.相对来说,最稳定的排列方式是以六角形状把六个水分子黏在一起,这也是为什么大部份冰晶是六角形的.