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美國科羅拉多州森林中的雪

降水形式的一种,是从中降落的结晶状固体,常以雪花的形式存在。雪是由小的冰颗粒物构成,是一种颗粒材料英语granular material,它的结构开放,因此显得柔软。雪花有多种的形式和大小。降落过程中的雪被融化后又重新冻结會形成球状降雪,此类降雪有冰雹冰丸英语ice pellets米雪英语snow grains

雪降落的过程被称为下雪降雪。降雪一般形成于溫帶氣旋周围、空气向上运动的区域中。雪可能会伴随着暖锋的天气系统里向极地方向降落。在有著相对溫暖的水体存在的地方(比如湖泊),大湖效应降雪顯得重要。大湖效應的降雪一般发生在暖湖的下风處、温带气旋后的寒冷的气旋气流中,可以在局部區域造成大量降雪。雷打雪可能发生在气旋的逗号头里和大湖效应的降水带里。在山区,上坡气流在上升过程中在山坡的迎风英语Windward and leeward面达到臨界點,如果这时空气够冷的话,也可能有降雪发生。降雪量以及对应的雪水当量降水量可以由各種雨量计测得。

形成[编辑]

  • 雪是從大氣中的水蒸汽直接凝华或水滴直接凝固而成。雲中的低溫使得小水滴結成冰晶,當氣溫夠低時,冰晶落到地面仍是雪花時,就是下雪了。雪在融化時會吸熱,所以融雪時地面氣溫會比下雪時低。

條件[编辑]

  1. 大氣中需含有較冷的冰晶核。
  2. 充分的水汽。
  3. 氣溫在0℃(冰點)以下。如該冷空氣相當強烈,並帶著濕氣,1℃至10℃的氣溫同樣可以降雪。

能降雪的地方[编辑]

氣候區屬中緯度至高緯度(即大約於南回歸線以南/北回歸線以北地區)的地方就會有降雪的機會,如果於低緯度地方中有些地勢高於海拔2000米的高山或高原也有同樣的機會。

海洋氣流也能間接影響該區下雪的機會率,如果在高緯度地區一帶有較多暖流支配,會減低該區下雪的機會(例如日本本州九州一帶)。

雪花[编辑]

不同形狀的雪花
片片雪花
外套上的雪花。

雪花是在內由微小的晶互撞黏在一起後形成豐富多樣的形狀。沒有兩個雪花是完全相同的,但雪花仍然謹守著最初的冰晶基本的六角形對稱標準結構。透過顯微鏡可以看見雪花錯綜複雜的構造大多都是六角形的,而雪花的中心一定呈現出對稱的六角形,它之所以有這樣的形狀,是因為它要在平面上以最有效率的方式佈置,它是結晶學的研究對象之一。

天氣非常寒冷時,冰晶不易黏在一起,雪呈細粉狀的小雪珠。雪珠是雲中溫度低於攝氏零度的許多小雲滴在冰晶上互相碰撞凝結而成,仔細觀察雪珠的形狀,可以看出小雪珠是由許多細白的冰粒聚集而成的。當冷空氣逐漸向前推移,上升氣流減弱,雲中水氣直接在冰晶上凝結成較大的形態,此即我們所見到的雪花。如果溫度接近冰點,則會落下溼雪,形成較大的雪花,特別是無風的時候。大型的星形雪花直徑可達5到7公分。多數的雪花在落下地面的途中會融化成,只有當接近地面的空氣夠冷,才能讓雪花落到地面成雪。

威爾遜·班特利英语Wilson Bentley是第一位的雪花拍攝者。[1]开普勒曾寫過一本研究雪花結構的書,叫《六角的雪花》(De Nive Sexangula)。[2]科赫曲線形狀很像雪花。

电子显微镜下的雪花
 
 
 
 
 
 
日本的 Tsuzumi,一種不常見的雪晶,因形狀像沙漏鼓而得名 

纪录[编辑]

世界最高的季节降雪量有2,896 cm(1,140 in),是于1998-1999降雪季节在美国华盛顿州贝灵厄姆附近的贝克山滑雪场英语Mount Baker Ski Area处测得。[3]此前的记录为2,850 cm(1,120 in),是于1971-1972降雪季节在美国华盛顿州的瑞尼爾山测得。[4]

世界最高年平均降雪量有1,764 cm(694 in),[5]是于1981-2010年间在日本青森县酸汤温泉英语Sukayu Onsen处测得。

北美最高的年降雪量为1,630 cm(641 in),[6]是在美国华盛顿州的瑞尼爾山测得。

世界最深的雪深有1,182 cm(465 in),是于1927年2月14日在日本伊吹山的高度为1,200 m(3,900 ft)处的山坡上测得。[7]

北美最高的雪深为1,150 cm(451 in),是于1911年3月在美国加州塔马拉克英语Tamarack, California2,100 m(7,000 ft)高度处测得。[7]

世界上人口超过百万的大城市中降雪最多的城市是日本的札幌市,年平均降雪为595 cm(234 in)。

雪的融化[编辑]

当有能量输入的时候,积雪会由固态转变为其他形态。使积雪融化的能量可能来自下列途径:辐射(太阳发出的短波辐射或者长波热辐射)、传导(当气温高于0℃时),或者通过落入积雪的,温度超过0℃的雨滴。积雪的融化速度,不仅取决于所输入的能量的多少,也取决于当时的气温湿度。具体说来,空气越干燥,积雪融化的速度越慢,因为此时雪更容易升华——即固体不经由液体,直接转变为气体的过程——而升华需要较多的能量,这使得周围的积雪被冷却,从而减缓了融化的速度。

通过“湿球温度”和“露点温度”,我们可以界定积雪融化过程的三个状态。“湿球温度”指的是从干湿计的湿球温度计上读出的温度,该温度始终低于大气温度——即使大气相对湿度为100%的时候也不例外。而“露点温度”指的是,空气中所含的气态水达到饱和,从而凝结成液态水所需要的温度。露点温度又总是低于湿球温度。

  • 当湿球温度低于0℃的时候,积雪升华。这个过程十分缓慢,而此时积雪也保持干燥。在相对湿度小于20%的时候,升华甚至可以在7℃的气温下进行。
  • 当湿球温度高于0℃,而露点温度低于0℃的时候,积雪熔解。这时,固态的雪既转化为气态,同时又转化为液态。
  • 当露点温度也高于0℃的时候,积雪会融解,也就是说,积雪只从固态转变为液态。这时积雪融化的速度最快。

举例来说,在相对湿度为50%的时候,当气温低于3.5℃时,积雪升华;当气温介于3.5-10℃之间时,积雪熔解;当气温高于10℃,则积雪融解。

雪对人类社会的影响[编辑]

雪與冰在中國文化內象徵純潔,如成語「冰清玉潔」。

农业[编辑]

降雪有可能会对农业有利,比如中国就有“瑞雪兆丰年”之说。积雪可以成为隔热层英语thermal insulation,保持土壤的热量,使得农作物不被低于冰点的天气伤害。[8][9][10]雪融下去的水留在土壤里,给庄稼积蓄了很多水,对春耕播种以及庄稼的生长发育都很有利。雪中含有很多氮化物,在融雪时被融雪水带到土壤中,成为最好的肥料。雪还能消灭害虫,减少虫害的发生。用雪水浇灌作物可以增加产量,提高品质。[11]

雪文化[编辑]

娛樂[编辑]

牛津的学生们正在制造一个大雪球

有很多种冬季運動和娱乐方式都依赖于雪,比如滑雪[12]單板滑雪[13]雪地摩托[14]踏雪健行、滚雪球,堆雪人等。

雪还可以被用于雪雕,是在嚴寒國家盛行的戶外藝術之一。雪雕主要就是將當做塑形的材料,把它捏成固定的形狀,再組合起來並修整細節,跟沙雕的原理頗為相近。很多寒冷地区城市都会在冬季举办冰雪节英语List of ice and snow sculpture events冬季狂欢节英语Winter carnival,雪雕和冰雕都是冰雪节的重要组成部分。比如在中國東北地區是雪雕藝術發達的地區,特別是哈尔滨太阳岛风景区每年都會舉辦規模盛大的雪雕藝術博覽會

雪害[编辑]

火車被雪阻塞着
  • 造成凍傷
  • 雪融後造成水災
  • 阻塞交通
  • 路面濕滑,容易滑倒
  • 积雪过厚导致建筑屋顶坍塌
  • 雪崩

地外行星的雪[编辑]

已知在火星的高纬度地区有很少量的雪。[15]土星的卫星土卫六上,有可能存在一种由碳氫化合物构成的“雪”。[16]

虽然在金星上几乎没有水,但也存在一种与雪非常类似的自然现象。麥哲倫號探測器在金星最高的山峰上拍到了高反射的物质,它和地球上的雪非常类似。这种物质的形成过程可能与雪的形成类似,但要求的温度很高。因为其高挥发性,它不能在地表凝结,因此成为气体上升到较冷的高地,然后在那里凝结并降落。这种物质的成分还不能确定,有可能是元素或硫化铅(方铅矿)。[17]

参看[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ Chris V. Thangham. No two snowflakes are alike. Digital Journal. 2008-12-07 [2009-07-14]. 
  2. ^ Kepler, Johannes. De nive sexangula [The Six-sided Snowflake]. Oxford: Clarendon Press. 1966 [1611]. OCLC 974730. 
  3. ^ USA Today. NOAA: Mt. Baker snowfall record sticks. 1999-08-03 [2009-06-30]. 
  4. ^ Mount Rainier National Park. Frequently Asked Questions. National Park Service. 2006-04-14 [2009-06-30]. 
  5. ^ JMA. JMA. [November 12, 2012]. 
  6. ^ Annual Snowfall Totals at Paradise, 1920 to 2011. National Park Service. 
  7. ^ 7.0 7.1 Christopher C. Burt. Record Snow Depth (for an official site) Measured in Japan. Weather Underground. 
  8. ^ 瑞雪兆丰年. 冰雪馆:奇妙的固态降水──雪. 中国科普博览. [2013-12-02]. 
  9. ^ 雪的保温作用. 冰雪馆:奇妙的固态降水──雪. 中国科普博览. [2013-12-02]. 
  10. ^ M. Baldwin. How Cold Can Water Get?. Argonne National Laboratory. 2002-09-08 [2009-04-16]. 
  11. ^ 瑞雪兆丰年的科学依据:降雪的益处. 中国天气网. 2008-11-17 [2013-12-02]. 
  12. ^ Christopher Clarey. NAGANO '98; Building a Better Snowman Through Science. New York Times. 1998-02-01 [2009-07-08]. 
  13. ^ Sam Baldwin. Skiers vs Snowboaders: The Dying Feud. SnowSphere.com. January 2006 [2009-07-08]. 
  14. ^ Snowmobiling Facts. International Snowmobile Manufacturers Associations. 2006 [2007-04-23]. 
  15. ^ Anne Minard. "Diamond Dust" Snow Falls Nightly on Mars. National Geographic News. 2009-07-02. 
  16. ^ Carolina Martinez. Massive Mountain Range Imaged on Saturn's Moon Titan. NASA. 2006-12-12. 
  17. ^ Carolyn Jones Otten. 'Heavy metal' snow on Venus is lead sulfide. Washington University in St Louis. 2004 [2007-08-21]. 

外部链接[编辑]

媒体[编辑]