不同的雪的種類是如何形成的呢?

一種是以大片雪花落下的綿雪,另一種是以大小不等的顆粒狀落下的砂雪。
綿雪打雪仗手感很好容易成型,砂雪就很難攥成球。

這兩種雪形成的機制和原理有什麼不同呢,求指教!


好了剛好今天有空好好兒寫一下哈,純屬個人理解,歡迎討論。
第一個問題,雪晶核形成。
首先牽扯到關於成核的概念,均相成核和非均相成核。雖然下雪這件事情,基本不牽扯非均相成核的事情。但是現在人工降雪降雨這麼普遍,那還是大概科普一下好了。

均相成核:
均相成核是指在一個完全不受外來微粒和表面影響的體系內, 各個部分的成核幾率均相等, 由於能量和密度的隨機起伏可能使幾十或幾百個原子或分子隨機聚集為新相的集團。
通俗來說就是大概這麼個意思,在一個過冷的水中,任何一個位置都可能出現冰晶,之後它們再手拉手準備長大,其中所有變化都源自於它自己內部。

非均相成核:
熔體過冷或者溶液過飽和後不能立即成核的主要障礙是生成晶核時要出現液-固界面,為此需要提供界面能。如果成核依附於已有的界面上(如容器壁、雜質顆粒、
結構缺陷、氣泡、成核劑等)形成,則高能量的液-固界面能就被低能量的晶核與成核基體之間的界面所取代。顯然,這種界面代換比界面的生成所需要的能量要少
得多。因此,成核基體的存在可大大降低成核位壘,使成核能在較小的過冷度下進行。這種情況下,成核過程將不再均勻地分布在整個系統內,固常被稱為非均勻成
核。
這個意思就相當於是,雖然不冷,但是想結晶怎麼辦呢?給它一個促進的晶核,促進它結晶,然後其他小夥伴一看我們有外援了,很高興的抱大腿,最終形成可供長大的晶核。這是有外界干預的過程。

在了解以上的基礎上,來說一下雪花的形成過程。理論上講, 溫度低於-40 ℃時, 純水蒸汽就可以發生均相成核,冰晶的形成過程由熱力學條件決定。微小液滴發生相變形成冰核以後, 並非所有冰核都能成長, 只有半徑大於臨界半徑r*的冰核才能形成穩定的新相併生成冰晶,這是臨界形核條件。

然後,雪花長大的過程。
形成晶核以後,冰晶進一步生長。這時候冰晶的生長過程由動力學條件決定。當
空氣的相對濕度高於100 %, 溫度低於0 ℃時, 水蒸汽在冰核上凝固結晶形成微小的冰晶, 隨著更多的水蒸汽從空氣中凝結出來, 冰晶就形成了雪晶。人們所看到的雪晶圖案就是冰晶生長過程中有選擇地吸附水分子的結果。
冰晶的分子結構為空間六方晶格,如下圖所示。其中黑球代表氧原子, 白球代表氫原子, 桿代表氫鍵。冰的基本晶胞由五個水分子組成, 水分子之間以氫鍵連接, 每個水分子由其他四個水分子四面地包圍,水分子四面體相互結合形成空間六方晶格結構。雪晶和冰都屬於六方晶系, 六方晶系具有四個結晶軸。冰晶的這種空間六方晶格結構決定了雪晶的六角對稱形狀。雪晶的基本形態是六角形板和稜柱, 其他形態是這兩種基本形態的發展、演變或組合。

在大氣環境中,冰晶形成,之後大氣環境濕度合適的條件下,冰晶不斷選擇性的吸收環境中的水,繼續結晶形成雪花。這個時候溫度和過飽和度(可以理解為空氣濕度)決定著雪花長成什麼樣子,比如下面這個圖展示的樣子。所以其實雪花所有形狀都是六邊形,但具體分類的話可以分成板狀、針狀、枝狀等等。

======================扯這麼多就為了以下總結=====================
題主關注的問題!!!
綿雪和砂雪。(注意看圖說話
個人認為,砂雪一般出現在緯度相對較高的地區,比如大東北的黑龍江。這些地方滿足下雪,但是從上面最後一個圖我們可以看得出,溫度很低,空氣又很乾燥,這時候形成的大部分是六邊形的板狀雪花。
板狀的雪花大多是實心的,沒有空心結構,這樣的結構在受力想要讓它變成球的時候,想一下自己手裡握著一堆砂子,大概就是這個樣子。
綿雪,也就是枝狀的雪花,我們最經常見到的漂亮雪花。多半形成於稍微偏南一點的北方地區,比如山東以北、遼寧以南(這個有待考證,只是我的大概猜測)。這些地區明顯滿足枝狀雪花的形成條件,過冷度有、空氣濕度又大,形成這樣的雪花,空間很足,在團成一團準備打雪仗的時候,枝椏相互交疊,偶爾凸出的枝杈很容易受力折斷,有相互作用力纏結,自然容易成為一個球。

主要參考:宋玫峰, 劉道平, 鄔志敏,等. 雪晶生成過程機理[J]. 製冷與空調:北京, 2004, 03期(03):42-46.

比較長,比較懶,好多東西懶得解釋點到我覺得懂得人自然也就懂了。。。。。
錯誤之處還請見諒!


謝邀
其實我不懂,坐等高人


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