物理学家教你雪景打开方式:比你看的美多了

2019-11-24 09:40:30

  今年的雪景很美,刷爆了朋友圈;而“南方人第一次看到雪景的反应”这一话题,也上了微博热门。不过极客们也许要对这些晒雪景的朋友们嗤之以鼻了,因为在他们眼中,这些人大概都不懂如何“正确赏雪”。

  《雪花:冬天的艺术结晶》是一本既能粗赏养眼,又能细读的关于雪花形成和形态的科普作品,作者Kenneth Libbrecht是加州理工学院的物理学教授,主业研究冰晶生长,而Rachel Wing则是加州Monrovia的公园管理员,和Libbrecht一起合作捕捉各种雪花的形态。两位探雪达人仿佛给读者带来了一台显微镜,打开了通向微观世界的道路,用最直接的形态向我们展示了小雪花里的大世界。不过,要找寻各种形态的雪花,必须首先了解它们各自形成的条件。书中Libbrecht和Wing给出了详尽的说明和方法,下图是不同温度和湿度组合下可能形成的雪花形态。

  横轴是温度,纵轴是湿度。

  戴帽柱晶体,六条交错分支形成的雪花,常见于0℃以下一点的环境中,和你想的不同,它在雪花中非常常见。

  这些雪花照片拍摄于1885~1931年间,作者WilsonBentley是个佛蒙特里州的农场主,也是雪花摄影的先驱者之一,这引起了大众对微距摄影的极大兴趣,他拍摄雪花超过46年,作品超过5000幅。

  凝滴态。这是典型的人造雪的形态,虽然远看和自然雪花没有区别,但实际上它们是截然不同的东西,细看人造雪花更像是凝结的水珠。

  计算机演算的雪花。比起人造雪,计算机更擅长做这事。一半自然规律,一半数学算法,JankoGravner和DavidGriffeath开发了生成雪花的结构程序。核心算法模拟了自然界结晶生长的过程。AntoinClapier把计算结果转化成了图形。

  实验室异型。实验室也是个造雪的好地方。这片古怪的雪花你绝对不会在自然界看到,它是科学家在实验室里,在特别的条件下生成的异型。

  瘢瑕雪。看上去有些杂质,好像也是假的,其实不是。它是在自然形成的过程中,表面又被云水凝霜形成的。

  三边分叉晶体。三边形和六边形都是自然雪花中常见的形态,但是三边形成型更快,但作者表示三边形雪花的成因在截稿前还没能彻底搞清楚,貌似空气动力学起到了主要作用。

  子弹花。这也是一种柱状雪花,就像子弹头组成的花朵。它们是围绕着一个内核共同长成的。

  伞饼。没错,这货也是片雪花。你能看到六棱柱状的骨架。

  南极雪。这也是雪花哟。它们是在南极的极端气候下形成的。

  作者:Lindsey Kratochwill 来源:popsci.com