新奇的雪世界

◎本刊綜合

冬天，你們最期待的是什么呢？

應(yīng)該是下雪吧！

雪花一片、兩片、三片……飄落在眼前，給寒冷的冬季增添了不少浪漫。這不禁讓人想起那些美好的詠雪詩(shī)：“六出飛花入戶時(shí)，坐看青竹變瓊枝。”“天將暮，雪亂舞，半梅花半飄柳絮?！薄鞍籽﹨s嫌春色晚，故穿庭樹作飛花?！薄帮w花厚一尺，和月照三更?！?/p>

我們細(xì)看雪，那雪像鵝毛，像柳絮，像綻放的梨花，輕盈又美麗。動(dòng)物們?cè)谘┑乩锂?dāng)起了小畫家，小雞畫竹葉，小狗畫梅花，小鴨畫楓葉，小馬畫月牙。我們則滾雪球、堆雪人、打雪仗，好不熱鬧。

我們喜歡雪，但不一定了解雪。雪的形成和雨差不多，雪花的形狀多種多樣，一些有關(guān)雪的俗語(yǔ)中蘊(yùn)含著科學(xué)道理，地球外的星球也會(huì)下雪……想知道更多雪的知識(shí)嗎？那就一起進(jìn)入新奇的雪世界吧！

下雪的竅門

雪是什么？

雪由大氣中的水蒸氣直接凝華或者水滴凝固而成。要想形成雪，得滿足三個(gè)條件。

第一，高空中水汽飽和。什么是飽和？往盛滿水的水杯里加白糖，加到一定程度，白糖不再溶解，而是以固體的形式沉積在水杯底部，這就達(dá)到飽和了。空氣在某一溫度下能容納的最大水汽量，就是飽和水汽量。

第二，空氣中必須有凝結(jié)核。凝結(jié)核是一些懸浮在空中的微小固體顆粒。如果沒有凝結(jié)核，水汽就失去了依附對(duì)象。

第三，云中和近地面空氣的溫度都低于0 ℃。在0 ℃以下，氣體才會(huì)轉(zhuǎn)換成雪，或者水凝固成雪。

知道多一點(diǎn)

地球上的第一場(chǎng)雪

大約在27 億年前，地球上第一個(gè)超級(jí)大陸形成啦。這新的陸地將陽(yáng)光反射回太空，打亂了地球原本的輻射平衡，導(dǎo)致一系列冰川事件，使地球上產(chǎn)生了第一場(chǎng)雪。

雪有小雪、中雪、大雪和暴雪等之分。不管多大的雪，它們的一生都得經(jīng)歷冰晶體、雪、圓化雪晶體、多面體雪晶體、深霜、表霜、融態(tài)雪晶體等階段。

雪的體檢報(bào)告

就像大多數(shù)人每年都體檢一樣，我們也給雪做個(gè)體檢。現(xiàn)在我們就化身為“體檢科的醫(yī)生”，穿上白大褂，拿出檢測(cè)儀器，給雪量“身高”、稱體重等。

厚度

積雪深度是我們通常看到的雪的厚度，是積雪表面到地面的垂直深度，以毫米為單位。它會(huì)隨著積雪的加深而不斷變化。

通常情況下，我國(guó)北方的雪較疏松，1 毫米降雪量堆積起來(lái)可以形成8 毫米～10 毫米積雪；我國(guó)南方的雪較密實(shí)，1 毫米降雪量堆積起來(lái)可以形成6 毫米～8 毫米積雪。

氣象名詞學(xué)一學(xué)

降雪量

降雪量是指氣象觀測(cè)人員用標(biāo)準(zhǔn)容器將12 小時(shí)或24 小時(shí)內(nèi)采集到的雪化成水后，測(cè)量得到的數(shù)值，以毫米為單位。

“體重”

一朵雪花的直徑大于或等于2 毫米，非常輕，5 千朵至1 萬(wàn)朵雪花才有一克重。

不過，你們不要小瞧雪花，它們可以將建筑物壓倒哦。2009 年11 月12 日，在河北省邢臺(tái)縣南石門鎮(zhèn)西小郭村附近，一座大型加油站就被暴雪壓塌。

在我國(guó)北方，一平方米土地上，8 毫米～10 毫米厚的積雪質(zhì)量約為1 千克。100 平方米的平面屋頂上，如果積雪333 毫米厚，那么質(zhì)量會(huì)超過3 噸。

“皮膚”

我們的眼睛會(huì)借物體反射的光線來(lái)感覺物體的存在。如果物體表面能反射可見光中各種波長(zhǎng)的光線，我們就把這種物體的顏色歸為白色。

雪是白色的。

雪花的每一面都會(huì)反射一部分光線，所有的平面反射全部的光線，我們看到的雪花就成了白色。

外形

“凡草木之花多五出，獨(dú)雪花六出?！毖┗ù蠖嗍橇呅蔚?，每一片雪花的形狀都不一樣。

在不同的環(huán)境下，雪花會(huì)呈現(xiàn)各種各樣的形態(tài)。這主要是因?yàn)檠┗ㄔ谏傻倪^程中，溫度和濕度瞬息萬(wàn)變，只要稍有差異，雪花的形狀就會(huì)有所不同。

六瓣星狀雪花生長(zhǎng)在溫度為-15 ℃左右的云層中，針葉和柱狀雪花常形成于-6 ℃左右的云層中。當(dāng)云層的濕度較高時(shí)，會(huì)長(zhǎng)出更精致的樹枝狀雪花晶體；當(dāng)濕度較低時(shí)，則易形成簡(jiǎn)單的板狀或者柱狀晶體。

圖1 千姿百態(tài)的雪花（圖/中國(guó)氣象局官網(wǎng)）

雪的魔法科學(xué)

紛紛揚(yáng)揚(yáng)的雪花像一群魔法精靈，既給人間增添了別樣的風(fēng)采，又蘊(yùn)含大自然的奧秘。一些關(guān)于雪的諺語(yǔ)俗語(yǔ)，同樣蘊(yùn)含著趣味科學(xué)知識(shí)。

太陽(yáng)雪

太陽(yáng)雪即一邊下雪，一邊出太陽(yáng)。它是一種特殊的天氣現(xiàn)象，學(xué)名叫冷流降雪，是冷暖氣團(tuán)局部交匯的結(jié)果。

當(dāng)強(qiáng)冷空氣經(jīng)過溫暖的下墊面時(shí)，干冷空氣和暖濕空氣交匯形成降雪。與此同時(shí)，高層云覆蓋范圍不大，不足以遮住太陽(yáng)，可能就會(huì)有陽(yáng)光從云的縫隙中斜射出來(lái)，形成陽(yáng)光與飛雪同時(shí)出現(xiàn)的景象。

通常，太陽(yáng)雪持續(xù)時(shí)間短、降雪量小，是一種短時(shí)陣性降雪。它出現(xiàn)的時(shí)間多在上午9 時(shí)至10 時(shí)或下午3 時(shí)至下午4 時(shí)。

雷打雪

雷打雪即降雪時(shí)伴有雷電天氣。雷電是對(duì)流云中的放電現(xiàn)象，冬季，有時(shí)高空暖濕空氣勢(shì)力較強(qiáng)，當(dāng)北方有較強(qiáng)冷空氣南下時(shí)，暖濕空氣被迫抬升，對(duì)流加劇，就會(huì)形成雷打雪的現(xiàn)象。

發(fā)生雷打雪時(shí)，會(huì)先后發(fā)生小雨、冰粒、陣雨、冰雹、雷暴、霰、雪等多種天氣現(xiàn)象，并且氣溫升降異常迅速。

“冬天麥蓋三層被，來(lái)年枕著饅頭睡”

大雪被比作被子，是因?yàn)檠┚哂斜匦浴Ｑ┗ㄖg的孔隙度很高，孔隙中有很多空氣，而空氣的導(dǎo)熱性能很差，可以減少土壤熱量的散失，阻擋雪面上寒氣的侵入，保持地面溫度，保護(hù)莊稼不被凍傷。另外，來(lái)年雪融化成水，能滋養(yǎng)大地、補(bǔ)充養(yǎng)分。

“下雪不冷化雪冷”

下雪前或下雪時(shí)，冷空氣一般都帶著濕氣。水汽變成雪花的過程中會(huì)釋放一定的熱量，因此溫度下降得并不多。

化雪時(shí)往往是晴好的天氣，低空受冷氣壓控制，氣溫下降，因此，雖然陽(yáng)光明媚，但氣溫仍然處于“冰點(diǎn)”。同時(shí)，雪融化是固態(tài)（雪）向液態(tài)（水）轉(zhuǎn)化的過程，需要從周圍環(huán)境吸收大量的熱量，人自然感覺冷。

雪后的世界靜悄悄

積雪表面有無(wú)數(shù)細(xì)小的空隙，它跟室內(nèi)的吸音板和隔音板一樣，能吸收室外的噪聲，所以大雪過后，顯得格外寂靜。

時(shí)間久了，積雪變得緊實(shí)多了，空隙也少了，而且由于受到太陽(yáng)輻射，雪表面融化而后又凍結(jié)，吸音作用會(huì)變小。

其他星球也飄“雪”

你們知道嗎？在茫茫宇宙中，不止地球，其他星球也會(huì)下雪哦。只是下的雪跟地球上的雪有所不同，有的顏色更多彩。

火星

火星，一顆外表看似火熱的紅色行星，卻也有“降雪”的奧秘！

雪的形成條件之一是充足的水汽。你們可能會(huì)問，火星上幾乎沒有水汽，怎么會(huì)下雪呢？

的確，火星是一顆非常干燥的沙漠行星，迄今為止，科學(xué)家沒有在火星上發(fā)現(xiàn)液態(tài)水的存在，火星的大氣里也只含有極少量的水汽，如果把這些水汽凝結(jié)，也僅僅能夠覆蓋火星表面0.01 毫米的厚度，不可能出現(xiàn)跟地球上一樣的雪景。但是，火星上有一種跟地球上下雪非常類似的現(xiàn)象，我們稱那里下的“雪”為“干冰雪”。

火星的大氣中含有二氧化碳?xì)怏w，二氧化碳?xì)怏w在較低的溫度下就會(huì)變成干冰降落下來(lái)，給火星火紅色的大地裹上一層白紗，這樣就很像地球上下雪的樣子。

“干冰雪”有人體血液中的紅細(xì)胞那么大，肉眼完全看不見。美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究人員研究表明，火星南極的“雪粒”稍小于北極的“雪?！薄?/p>

在火星上，不僅冬天，夏天也會(huì)下“干冰雪”呢。冬天“下雪”的地區(qū)主要集中在火星赤道與極地之間的中緯度，夏天則只有極地才會(huì)有“雪花”降落。

金星

金星也曾被探測(cè)到“降雪”。北京時(shí)間2012 年10 月10 日，金星上可能下雪了，與火星一樣，金星上下的雪也由干冰組成。

金星距離太陽(yáng)比地球近，表面大氣約有96%是二氧化碳，因此金星比地球熱得多，是顆炙熱的星球。然而，在對(duì)歐洲航天局的金星快車探測(cè)器5 年間收集的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，距離金星地表大約125 千米的大氣處的溫度低至-175 ℃。在那里，二氧化碳凝固成“雪花”——干冰。

不過，金星上的“雪花”不會(huì)落到金星表面。這是因?yàn)檫@-175 ℃的低溫區(qū)被夾在金星大氣層中，上下都很溫暖，如果“雪花”向地面落去，中途就會(huì)化成氣體。

木衛(wèi)一

神奇的是，宇宙中一些奇異星球上的雪花居然不是白色的！

木衛(wèi)一即艾奧，是木星的4 顆伽利略衛(wèi)星中最靠近木星的一顆，也是迄今為止人們發(fā)現(xiàn)的太陽(yáng)系中火山活動(dòng)最劇烈的天體，比地球上的火山活動(dòng)還要?jiǎng)×业枚唷?/p>

與類地行星相似的是，木衛(wèi)一的表層也由硅酸鹽熔巖構(gòu)成。根據(jù)伽利略號(hào)木星探測(cè)器所觀測(cè)的數(shù)據(jù)，它的內(nèi)核可能由硫化鐵組成。

在火山活動(dòng)的促進(jìn)下，木衛(wèi)一地表下的二氧化硫被加熱到熔融狀態(tài)，隨之噴射到寒冷的真空中。在那里，二氧化硫很快冷卻凝固，結(jié)晶成為薄片，絕大多數(shù)晶片會(huì)在重力作用下落到木衛(wèi)一的表面，就像紛紛揚(yáng)揚(yáng)的雪花。只不過，這些二氧化硫雪花是黃色的。

圖2 身披二氧化硫雪的木衛(wèi)一（圖/美國(guó)航空航天局）

海衛(wèi)一

身處宇宙深處的海衛(wèi)一是繞海王星運(yùn)行的一顆衛(wèi)星。它是海王星的衛(wèi)星中最大的一顆，也是太陽(yáng)系中較冷的天體之一，具有復(fù)雜的地質(zhì)歷史和相對(duì)來(lái)說(shuō)比較年輕的表面。

圖3 海衛(wèi)一表面覆蓋著粉紅色的雪（圖/美國(guó)航空航天局）

海衛(wèi)一的表面主要是凍結(jié)的氮，同時(shí)含有干冰、水冰、一氧化碳冰和甲烷。

隨著海王星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期重復(fù)，加上海衛(wèi)一自身地質(zhì)活躍，海衛(wèi)一表面液態(tài)的氮和甲烷等會(huì)重復(fù)蒸發(fā)和凝結(jié)。當(dāng)這些液態(tài)物質(zhì)被噴射到高空中凝結(jié)后飄落下來(lái)，就形成了粉紅色的雪。

在這個(gè)冬天，我們賞雪，了解雪的知識(shí)，應(yīng)該心情美好，增長(zhǎng)了不少知識(shí)吧？期待有一天，我們能來(lái)一場(chǎng)說(shuō)走就走的地外星球賞雪之旅，去看一看奇特的地外星球雪景。