钱江晚报降温啦！进入11月下旬，杭州终于有冬天来了的感觉，那么，距离观赏断桥残雪也就不远了。事实上，钱江晚报在前几天就报道过，杭州临安天目山在寒潮影响下已经飘雪了。而且前几天，东北的大雪也让我们这些南方人羡慕不已。可同学们是否仔细观察过飘下的雪花呢？有没有发现它们的形状特别规整、美丽？为什么大部分雪花会呈现出六角星形？为什么积雪看上去是白色的，但是捧起雪花仔细看却发现是透明的呢？这里面涉及物理、化学、数学方面的知识，本期我们邀请杭州市建兰中学科学老师曹健，在下雪前，为我们解读雪花的知识。400多年前，开普勒就在思考雪花为何是六角形大家一定察觉到或者听说过，大部分的雪花是有六个角的，并且每转60°，形状就与旋转之前重合，这叫做六重对称性。古人也注意到了这个特点，西汉人韩婴的《韩诗外传》中就有“凡草木花多五出，雪花独六出”的记载。那么，同学们是否想过，为什么雪花是六角对称，而不是五角、七角、八角的呢？其实，很久以前就有一位赫赫有名的科学家思考过同样的问题，他就是开普勒。没错，就是那个提出行星运动三大定律的开普勒。开普勒有一次走在布拉格著名的查理大桥上，一片雪花落在他的外套上，引起他的注意，完美的六角星形令他惊奇。于是他就开始思考，为什么雪花是六角形的。开普勒是个皇家天文学家，却经常被拖欠工资。1611年，快过年了，工资还没发下来，连给朋友送新年礼物的钱都没有。他便把自己对雪花的思考，写成一本书——《六角雪花》。他把这本书送给了朋友作为新年礼物，而这部著作也成为了雪花科学研究的开山之作，是不是很凡尔赛？开普勒提出的想法是，雪花是由很小的球形的东西堆出来的，按六边形堆积最节约空间。开普勒的这一猜想在2014年被数学家严格证明。开普勒的想法是基本正确的，他只是不清楚堆出雪花的小球到底是什么，他提出是液态水的最小组成单元，其实就是现代科学中的水分子。现在我们知道，雪花是冰晶，是水分子规整排列的结果。一个水分子由一个氧原子和两个氢原子组成。三个原子不是一字排列的，而是弯的，有点像条腿。水逐渐结冰的过程就是水分子彼此结合在一起的过程，结合的方式是，一个水分子的氧结合另一个水分子的氢，这样就连成了很多六边形。越来越多的水分子加入这个六边形，最后呈现出宏观的六边形结构。雪花形成在云里，目前已知分类超120种知道了雪花为什么是六角的，让我们再了解一下雪花是怎么形成的。它就是被冻住的雨吗？并非如此。只有在雨夹雪时，雪是被冻住的雨，这里面的雪是没有固定形状的。下雪天时的雪花，有非常规整的外形，这种物质叫做晶体。雪花就是水的晶体。雪花是在云里面就开始形成的。云又是如何形成的呢？同学们在地理课上学过，地面的江河湖海的水被太阳光加热，一部分水变成水蒸气，进入地球大气。大气中能容纳的水蒸气是有限度的，气温越低，大气中能容纳的水蒸气就越少。当气温变低时，大气中水蒸气过量，一部分水蒸气就要变回液态水。水蒸气是跑单的水分子，要把它们聚拢在一起变成液态水，需要先找到集合地点。在地面上，集合地点是花花草草、砖头瓦块等等，水蒸气变成的水我们称为露水。在高空，水蒸气的集合地点是空气中漂浮的尘埃，水蒸气变成无数小液滴，每个小液滴都包着一粒尘埃，这就成了我们能看得见的云。当气温继续降低，小液滴会结冰，在云里飘来飘去，捕获周围的水蒸气，逐渐显出六棱柱的形状。当冰继续长大，棱上长得更快，逐渐长成六角星的雪花，整个过程约15分钟。雪花长得越来越重，就开始掉落，离开云之后，雪花不再长大，因为没有水蒸气供应了。雪花慢慢飘落，以不到2公里/小时的速度抵达地面。上面说雪花都是六角对称的，常见的是六角星形状，不过雪花的六角对称有许多的花样。比如，非常少见的“钻石尘”，是六棱柱状的，它们非常小，大约只有几十分之一毫米，不能被肉眼直接看见。平常的雪花还在云里的时候，就是钻石尘。比较常见的是星树状的雪花，这种雪花可以达到5毫米以上，不过非常薄，厚度只有几十微米。此外还有星盘状的雪花，它们是没有侧枝的。星盘状雪花看起来非常华丽，处处体现着六重对称性。世上没有两片完全一样的雪花，人们对雪花的认识也越来越细，到2013年，雪花分类已经有121类。（原标题《东北大雪纷飞令南方人羡慕，可你是否知道——雪花为什么是六角的》，编辑 何双伶）}

看着孩子们在外面堆雪人，打雪仗，玩得不亦乐乎。我也触景生情想起了小时候的自己，也想起了自己第一次对雪的形状感到好奇的情形。当时我知道雪是六角形，却不知道它是如何形成的。问了老师，老师说：“哎呀，这雪下得太大，外面太冷了，你们继续玩，我先进教室了”。回家后问了爸妈，爸妈说：“不知道，问你老师”，我……中国文化博大精深，这句话是没有错的。中国文化非常善于运用自然景观来比喻或形容人的思想行为，用更加生动有趣的方式表达思想活动，从而达到扩展认知与思想表达的目的。例如成语：风花雪月——春有百花秋有月，夏有凉风冬有雪，非常巧妙地用自然美景形容了一年四季，可惜后来又包含了贬义。再比如“瑞雪兆丰年”“雪中送炭”“冰雪聪明”等等例子数不胜数。图片来自网络雪已经成为了我们中国文化的一部分，我们也应当了解一下它本身的一些特点。那么雪的六角形到底是怎么形成的呢？要知道在空气中每片雪花之间会发生摩擦和碰撞的，为什么到地面上它的形状依然是六角形呢？接下来我们一起探索，内容可能较枯燥，但活到老学到老不是。开始上课图片来自网络雪是从大气中的水蒸气直接凝结而成。云中的低温使得水蒸气结成冰晶，当气温够低时，冰晶落到地面仍是雪花时，就是下雪了。雪在融化时会吸热，空气中的热量被雪吸走了，我们就该受冷了。这就是下雪之后比下雪之时更冷的原因。雪形成的条件是，大气中需含冷的冰晶核，充分的水汽，以及气温在0℃（冰点）以下。图片来自网络雪是降水形式的一种，是从云中降落的结晶状固体冰，常以雪花的形式存在。它是由小的冰颗粒物构成，是一种颗粒材料，因结构开放，所以显得柔软。因为气温和湿度不同，形成的雪花有多种的形状和大小。如果在降落过程中，雪融化后又重新冻结会形成球状降雪，此类降雪有霙、霰、冰雹。图片来自网络雪花在云内是由微小的冰晶互撞黏在一起后形成丰富多样的形状。没有两个雪花是完全相同的，但雪花仍然谨守着最初的冰晶基本的六角形对称标准结构。透过显微镜可以看见雪花错综复杂的构造大多都是六角形的，而雪花的中心一定呈现出对称的六角形，它之所以有这样的形状，是因为它要在平面上以最有效率的方式布置，即它的晶体结构就是六角形的，所以碰撞后的雪花形状会发生变化，但不考虑细节的情况下它的六角形结构不会变。好了，今天的小课到此结束，你知道答案了吗？}