「雪花獨六出」 追雪要科學觀察、環境關懷

上周末下大雪。「連新竹市區都下雪」、「清大在下小星星」,

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,更是令人嘖嘖驚奇。平地竟然會下雪的新聞,

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,引發了所降是雪或霰的討論。氣象局說明:「雪通常發生在負五度的低溫環境,

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,結晶為六角形…零度至負五度則是雪和霰混和,

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,霰的形狀不是六角形…」。經此罕見寒流,

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,一般民眾除熟悉少見的「霰」,

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,或許也體認了氣候變遷、啟發了對雪花細部觀察的科學興趣。雪是水的結晶,

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,結晶是相當複雜的行為。在結晶的過程中,

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,分子依最低能量狀態排列。雪花是六角型的原因,與水分子的結構特性相關,也即是與水分子排入時的低能量角度相關。但水分子在排列的過程中,也會隨著環境而改變。十九世紀末的賓特列先生觀察了數千雪花,發現每個雪花都擁有各自獨特圖案,竟然找不到任何兩個形狀完全相同的雪花!觀察是科學的起點,對雪花的好奇與觀察並非始自今日。在漢代韓嬰所著的「韓詩外傳」中,已提到「凡草木花多五出,雪花獨六出」;清楚點出花草多為五瓣,惟雪花為六角形之特性。當然對雪花的興趣,不僅限於古人或文人雅士。富學術盛名的加州理工學院物理系的樂伯特教授,最近剛發表了成長「雙胞胎雪花」的技術,試圖改變不可能有二個相同雪花的說法。不止雪花令人好奇,水變成冰,密度反而變小,也是十分特別。水結冰之後浮在水上,加上冰的傳熱效果不好,形成了良好的絕熱;使得結冰僅在上層,冰下的魚類得以在寒冬生存。反之則整個水域將會完全結冰,魚類也將無法存活。大自然千變萬化,科學、環境與人類生活息息相關。這次的寒冬震撼,希望除了引發追雪熱情外,也能激起一般民眾對科學與環境的關心。,

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