一些科学家说，形成雪花的排列组合，或是整个宇宙中原子的两倍

当下雪时，数亿万的雪花历经长途跋涉飘落到你的衣服上时，你可能会认真的去观察这些大自然塑造的精致而复杂的艺术晶体，甚至你会去比较它们之间的异同。但有这样一句话，这些小雪花中没有两个是一样的，那么这是真的吗？

简短的回答是肯定的，雪花真的是各不相同。你可能会发现一些非常相似的（特别是在雪花形成的初期），但是完全形成的雪花确实在结构上是不同的。如果要了解为什么雪花采用了独特的结构就意味着首先要了解雪花的形成方式。这一切都始于地球表面，水从海洋，河流和湖泊中蒸发，然后以气态水蒸气的形式上升到大气中，我们将其视为云。

到了冬天，冷空气迫使水蒸气分子形成小液滴，这些液滴容易凝结到任何附近的微粒物质上，如花粉或灰尘。这些微小的冰晶就是很快就要长大的雪花的婴儿版。这些晶体漂浮在天空中，与水蒸气分子碰撞。当蒸汽与晶体接触时，水蒸汽从它的状态直接跳到固态晶体，加入到雪花的原始核中。这个过程一次又一次地发生，把雪花从一个几乎无法察觉的晶体变成一个更大的雪花，在适当的条件下，雪花会掉到地上。

知道了这一切，你也许仍然很难相信在一片雪花纷飞的天空中没有两个是一样的。接下来，你将看到雪花的制造过程以及如何确保这些小晶体都是独一无二的。

从冰晶到雪花，雪花的成长之路

当第一批冰晶形成一组初生的雪花时，新的雪花看起来往往惊人地相似。这在很大程度上是因为冰晶通常呈六边形，而这是氢原子与氧结合生成水的方式。冰晶的某些边缘参差不齐。这些参差不齐、不均匀的区域比六边形更平滑、更均匀的部分吸引更多的水分子。每一条边长得差不多，变成了一片复杂而均匀的雪花。

如果雪花在出生的最初几分钟就停止了成长，那么我们会得到更多看起来可疑相似的雪花。但是雪花会不断地聚集越来越多的晶体，以不同的模式聚集在一起。当这些水晶团继续它们的这一过程时，新的成员加入进来。它们以环境因素的形式出现，特别是湿度和温度。这两个因素在雪花是越来越大还是逐渐消失中都起着重要作用。

你可以想象温度对冰晶的形成和结构有多关键。在27至32华氏度（-2.8至0摄氏度）之间，晶体呈板状或棱柱状，这些是典型的六臂雪花。把温度降低几度，你就会看到针状结构。较低的湿度会导致雪花变平，较高的湿度意味着边缘和角落会有更多的晶体。

在这样非常寒冷的温度下加入额外的水分，雪花会突然变得异常的迷人美丽。它们可能会形成微小的颗粒状薄片。或者，它们可以一层一层地增加，直到它们变成巨大的雪花，就像1887年蒙大拿州打破纪录的38厘米宽的雪花。

每片雪花为什么是独一无二的？

物理和天气条件决定了雪花的形状和大小，数学确定了它们是独一无二的。

每个雪花都是由大量的水分子组成的。据估计，一片雪花可能含有多达百亿个水分子。因为雪花的每一个小分支都可以孕育出许多其他的分支，所以有很多种不同的水晶特征可以加入其中。一些科学家说，它有许多种可能的排列，可能的晶体组合是整个宇宙中原子的两倍。

这些数字太大了，我们甚至不能真正理解它们。但如果这个数字成立的话，那么这两个数字意味着，任何两个雪花都不太可能曾经或将来完全一样。此外，在任何情况下，雪花的形成都有各种各样的其他因素在起作用。即使是温度和湿度的最小波动也会改变晶体结构。微小的杂质，比如灰尘，也会改变晶体。水分子与现有晶体碰撞的角度也很重要。

在地球表面上方数公里的回旋大气中，所有这些变量不断变化。 在一个很小的空间中保持的条件与在任何方向上的变量都只有一点点差异，并且所有条件都以无限的方式转换了晶体及其随后的雪花。雪花在空中飞来飞去的时候互相撞击。在破碎的地方，新的雪花形成，使每一片半透明的薄片变得更加独特。

所以雪花的特殊性几乎是无限的。它们是对我们周围世界和宇宙的奇怪和不断变化的微小而短暂的证明。

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