我们都知道,云是由许多小水滴和小冰晶组成的,雨滴和雪花是由这些小水滴和小冰晶增长变大而成的。那么,雪是怎么形成的呢?
在水云中,云滴都是小水滴。它们主要依靠继续凝结和互相碰撞并合而增大成为雨滴的。
冰云是由微小的冰晶组成的。这些小冰晶在相互碰撞时,冰晶表面会增热而有些融化,并且会互相黏合又重新冻结起来。这样重复多次,冰晶便增大了。另外,在云内也有水汽,所以冰晶也能靠凝华继续增长。但是,冰云一般都很高,而且也不厚,在那里水汽不多,凝华增长很慢,相互碰撞的机会也不多,所以不能增长到很大而形成降水。即使引起了降水,也往往在下降途中被蒸发掉,很少能落到地面。
最有利于云滴增长的是混合云。混合云是由小冰晶和过冷却水滴共同组成的。当一团空气对于冰晶来说已经达到饱和的时候,对于水滴说来却还没有达到饱和。这时云中的水汽向冰晶表面上凝华,而过冷却水滴却在蒸发,这时就产生了冰晶从过冷却水滴上“吸附”水汽的现象。在这种情况下,冰晶增长得很快。另外,过冷却水是很不稳定的。一碰它,它就要冻结起来。所以,在混合云里,当过冷却水滴和冰晶相碰撞的时候,就会冻结黏附在冰晶表面上,使它迅速增大。当小冰晶增大到能够克服空气的阻力和浮力时,便落到地面,这就是雪花。
在初春和秋末,靠近地面的空气在0℃以上,但是这层空气不厚,温度也不很高,会使雪花没有来得及完全融化就落到了地面。这叫作降“湿雪”,或“雨雪并降”。这种现象在气象学里叫“雨夹雪”。
雪花是一种美丽的结晶体,它在飘落过程中成团攀联在一起,就形成雪片。单个雪花的大小通常在0.05~4.6毫米之间。雪花很轻,单个重量只有0.2~0.5克。无论雪花怎样轻小,怎样奇妙万千,它的结晶体都是有规律的六角形,所以古人有“草木之花多五出,度雪花六出”的说法。
“瑞雪兆丰年”是我国广为流传的农谚。在北方,一层厚厚而疏松的积雪,像给小麦盖了一床御寒的棉被。雪中所含的氮素,易被农作物吸收利用。雪水温度低,能冻死地表层越冬的害虫,也给农业生产带来好处。所以又有一句农谚“冬天麦盖三层被,来年枕着馒头睡”。雪的作用很广,首先是有利于农作物的生长发育。因雪的导热本领很差,土壤表面盖上一层雪被,可以减少土壤热量的外传,阻挡雪面上寒气的侵入,所以,受雪保护的庄稼可安全越冬。积雪还能为农作物储蓄水分。此外,雪还能增强土壤肥力。据测定,每1升雪水里,约含氮化物7.5克。雪水渗入土壤,就等于施了一次氮肥。用雪水喂养家畜家禽、灌溉庄稼都可收到明显的效益。
雪对人有利也有害处。在三四月份的仲春季节,如突然因寒潮侵袭而下了大雪,就会造成冻寒。所以农谚说:“腊雪是宝,春雪不好。”但雪对人体健康有很多好处。《本草纲目》早有记载,雪水能解毒,治瘟疫。民间有用雪水治疗火烫伤、冻伤的单方。经常用雪水洗澡,不仅能增强皮肤与身体的抵抗力、减少疾病,而且能促进血液循环、增强体质。如果长期饮用洁净的雪水,可益寿延年。这是那些深山老林中长寿老人长寿的秘诀之一。
雪为什么有如此奇特的功能呢?因为雪水中所含的重水比普通水中重水的数量要少1/4.重水能严重地抑制生物的生命过程。有人做过试验,鱼类在含重水30~50%的水中很快就会死亡。雨雪形成最基本的条件是大气中要有“凝结核”存在,而大气中的尘埃、煤粒、矿物质等固体杂质则是最理想的凝结核。如果空气中水汽、温度等气象要素达到一定条件时,水汽就会在这些凝结核周围凝结成雪花。所以,雪花能大量清洗空气中的污染物质。故每当一次大雪过后空气就显得格外清新。据测定,一般新雪的密度每立方厘米为0.05~0.10克。所以,地面积雪对音波的反射率极低,能吸收大量音波,能为减少噪音做出贡献。