雪花为何是六角形的,冬奥会雪花标志设计

第二十四届冬季奥林匹克运动会开幕式在国家体育场如期而至，6年多的精心筹办，两千多个日夜的不懈奋斗，十四亿中国人终于等到这一天！点燃主火炬是历届奥运会开幕式的高潮部分，不同于以往的巨型火炬，北京冬奥会的主火炬则别出心裁，其最后一棒火炬就是主火炬的创意令我深深折服，由各个代表团的引导牌组成的巨大雪花主火炬台同样惊艳万分，也象征着在人类的团结与勇气。这片六角形的雪花着实惊艳了整个冬奥会开幕式，那你有没有想过为什么雪花都是六角形的？为什么世界上没有完全相同的两片雪花？是否存在其他形状的雪花呢？

在我国北方地区，冬季漫天飞舞的雪花是非常普通的事情，但是大自然的鬼斧神工就在于所有的雪花都被“雕刻”成了六角形，如此神奇的操作要不要了解一下呢？

雪花

其实雪花并非直接直接由空气中的水滴冻结形成，雪花的形成其实是冰胚到冰晶再到雪花的一个不断生长的过程。当气温降到冰点之下后，空气中的水分子便会凝结成冰胚，冰胚是一个由五个水分子组成的四面体结构，其中四个水分子分别在一个四面体的顶角上，还有一个则在四面体的中心，冰胚相连形成冰晶，冰晶结合形成雪花，雪花的形状就是由这个过程所决定。

显微镜下的冰晶

我们知道雪花的形成其实是冰晶生长的结果，而冰晶作为一种晶体，必然也拥有晶体的一些性质，比如在生长过程中不受外界干扰情况下晶体拥有整齐规则的几何外形，也就是晶体的自范性。冰晶属于六方晶系，我们常常听说的石英、祖母绿宝石、碘化银等都属于六方晶系，而六棱柱体就是六方晶系的一个典型结构，这种晶体有四个结晶轴，其中三个副轴在一个平面上，呈60度夹角，纵向的主轴则与副轴组成的平面垂直，这种类型的晶体在生长过程中会有两个特点，即主晶轴发育比三个副轴快，并逐渐延伸，晶体会形成柱状，如果主晶轴发育慢，并且短，则晶体就会形成片状，显然雪花的生长符合后者。

当冰晶形成后，空气中的水分子不断地向主体晶片结合，由于副轴生长较快，所以主体晶片的六个顶角会出现逐渐突出，并最终形成类似于枝杈的结构，这些枝杈的生长也符合同样的规律，所以这些枝杈还会继续分叉，并且这些分叉依然会保持60度的夹角，最终生长为美丽的六角形雪花。

雪花的生长

自然界中不存在一模一样的雪花，这是为啥呢？首先来说冰晶是由冰胚组成，而冰晶中的冰胚排列并非完全相同，从微观角度来看，这些水分子的排列更是千差万别，因此由此组成的冰晶也存在差异，并最终生长成不同的雪花。其次冰晶作为自然晶体并非完美无缺，不同的缺陷随机散布在晶体上，并最终影响雪晶的生长，从概率上考虑，几乎不会存在一模一样的冰晶，也就不会存在一模一样的雪花。在宏观方面来看，空气温湿度差异风速等因素也会影响雪花形状。

多种形态的雪花

是否存在其他形状的雪花呢？其实科学家曾经发现过三角形雪花，对于这种雪花的形成原因一直困惑了很久，但是最后研究发现，这种雪花其实也是普通雪花演变而来的。科学研究发现，雪花在空中漂浮时其实是处于振动状态，这种环绕点进行的运动状态保证了雪花生长过程可以均匀接受冰晶，始终保持六角形，而三角雪花的形成是因为在降落过程中，雪花碰到空气中的尘埃落定使雪花边缘产生侧倾，从而导致向下倾侧的边缘生长的更快，最终形成三角形。除了三角雪花外，还有空气中的小水滴与冰晶碰撞融合形成的特殊雪花——霜、雪花降落过程中碰撞叠加形成的枝杈雪花等。

三角雪花、枝杈雪花、霜

感谢浏览，预祝中国健儿冬奥会取得好成绩。

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雪花从天空中落下时为什么是六瓣的?而没有其他形状?

雪花是由小冰晶增大变来的,而冰的分子以六角形的为最多,因而形成雪花多是六角形的.雪花形状的多种多样,则与它形成时的水汽条件有密切的关系.
对于六角形片状冰晶来说,由于它面上、边上和角上的弯曲程度不同,相应地具有不同的饱和水汽压,其中角上的饱和水汽压最大,边上次之,平面上最小.在实有水汽压相同的情况下,由于冰晶的面、边、角上的饱和水汽压不同,其凝华增长的情况也不相同.如果云中水汽不太丰富,实有水汽压仅大于平面的饱和水汽压,水汽只在面上凝华,这时形成的是柱状雪花；如果水汽稍多,实有水汽压大于边上的饱和水汽压,水汽在边上和面上都会发生凝华,由于凝华的速度还与弯曲程度有关,弯曲程度大的地方凝华较快,所以在冰晶边上凝华比面上快,这时多形成片状雪花；如果云中水汽非常丰富,实有水汽压大于角上的饱和水汽压,这样在面上、边上、角上都有水汽凝华,但尖角处位置突出,水汽供应最充分,凝华增长得最快,所以多形成枝状或星状雪花.
再加上冰晶不停地运动,它所处的温度和湿度条件也不断变化,这样就得冰晶各种部分增长的速度不一致,形成多种多样的雪花

雪花为什么是六角形？

雪花是六角形原因如下：

大气中的水汽在结晶过程中，往往是晶体在主晶轴方向生长速度慢，而三个辅轴方向则快得多，冰晶多为六边片状。当大气中的水汽十分丰富的时候，周围的水分子不断地向最初形成的晶片上结合，其中，雪片的六个顶角首当其冲，这样，顶角上会出现一些突出物和枝杈。

这些枝叉增长到一定程度，又会分叉。次级分又与母枝均保持六十度的角度．这样，就形成了一朵六角星形的雪花。每片雪花在整体上虽然都是六角星形的，但在细微形态上却有很多差别。有人专门收集过不同形状的雪花，竟发现有六千多种不同的细微形态的雪花。

其他

实际上，雪花并不只有平面的六角形，不同湿度、温度、气压等条件会将它们塑造成各种新奇模样。

例如，在－5℃左右形成的雪花就可能是柱状的。另外还有三角形、不规则粒子等形状。通常空气湿度越大，雪花的生长就越快，分支也越精细。