大学物理小论文-关于雪花成因的探究

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1、“大学物理”论文——关于雪花成因的探究XX班XXX（20xxxxxxxx）大学物理论文关于雪花成因的探究院系：XX系班级：XX班姓名：XXX学号：XXXXXXXX任课老师：XXX“大学物理”论文——关于雪花成因的探究XX班XXX（20xxxxxxxx）【摘要】雪，冬季大自然的风景。伴随雪带来的各种乐趣而来的还有人们千百年来的迷惑和不解。为什么它有那么精密而奇特的形状？为什么它有高度的对称美？为什么没有两瓣相同的雪花？……本文就人类研究雪花的历史和现在有关结构的成果方面，分析雪花在结构上的成因，以及雪花会是什么的形状。最后，拓展到有关水在声波下结

2、晶的结果的方面。【关键词】雪花成因雪花形状声波对水结晶的影响雪，从天而来，纷纷扬扬，飘飘洒洒，似鹅毛，如柳絮，像芦花……雪，激发诗人的想象，古往今来，吟雪咏雪多少佳句。唐岑参的绝唱“忽如一夜春风来，千树万树梨花开。”宋张元干的《雪》：“战死玉龙三十万，败鳞风卷满天飞。”笔墨神趣，令人拍案惊奇。毛泽东的《沁园春·雪》：“北国风光，千里冰封，万里雪飘。……山舞银蛇，原驰蜡象，欲与天公试比高。……”巨笔华章，叹为观止。但是伴随雪到来的，是人们千百年来的迷惑和不解。为什么它有那么精密而奇特的形状？为什么它有高度的对称美？为什么没有两瓣相同的雪花？……回

3、顾历史，中国在宋代的名儒朱熹就做过有关雪花晶体形状的独创性猜测，但是他只满足于作为自然现象的一个事实接受，满足于辞藻把玩，囿于象数理论解释，而没有从科学上进一步揭示其中大自然的美妙和奇特。欧洲文艺复兴之后，科学知识迅速增长。１６６５年，罗伯特·胡克利用显微镜对雪花形状进行观察，一下超乎中国人用肉眼作的观察之上。显微镜下，雪花的六角显见，每一角生出的小尖也清晰可辨。１８２０年，威廉·斯科斯比又对雪花形状作系统分类，成为世界上描述雪花复杂形态的第一人。虽然他们做出了超出了前人的成就，但是谈们并没有解决雪花的成因，只是比别人观察的更仔细而已。科学探索

4、的语句时态是进行时。２０世纪８０年代，科学发展到用混沌理论对雪花成因解释。科学家发现，表面张力对正在固化的物质的分子结构无限敏感。在冰晶情形中，自然的分子对称导致６个生长方向的内在优先。而稳定性和不稳定性的混合可以放大这种微观优先，导致形成雪花的几乎分形的花边结构。“大学物理”论文——关于雪花成因的探究XX班XXX（20xxxxxxxx）用科学语言说，雪花是非平衡现象。它们是能量从自然界中一部分流向另一部分时的不均衡的产物。这种流使边界变成小尖，使小尖变成一排分支，而这一排分支又变成复杂的结构。雪花美丽。千百年来，雪花不因时间改变六角对称的形式

5、，而智慧的人类却不断增加了对雪花的认识。现在，科学家们为解决雪花成因曾提出的各种假设，目前最为广为接受的是从雪花的六方晶系特性出发而提出晶体形成理论。水汽凝华结晶成的雪花和天然水冻结的冰都属于六方晶系。我们在博物馆里很容易被那纯洁透明的水晶所吸引。水晶和冰晶一样，都是六方晶系，不过水晶是二氧化硅（SiO2）的结晶，冰晶是水（H2O）的结晶罢了。六方晶系具有四个结晶轴，其中三个辅轴在一个基面上，互相以60°的角度相交，第四轴(主晶轴)与三个辅轴所形成的基面垂直。六方晶系最典型的代表就象是几何学上的一一个正六面柱体。当水汽凝华结晶的时候，如果主晶轴

6、比其它三个辅轴发育得慢，并且很短，那么晶体就形成片状；倘若主晶轴发育很快，延伸很长，那么晶体就形成柱状。雪花之所以一般是六角形的，是因为沿主晶轴方向晶体生长的速度要比沿三个辅轴方向慢得多的缘故。几种主要雪花晶体的构造示意图对于一片六角形雪片来说，由于它表面曲率不等(有凸面、平面和凹面)，各面上的饱和水汽压力也不同，因此产生了相互间的水汽密度梯度，使水汽发生定向转移。水汽转移的方向是凸面→平面→“大学物理”论文——关于雪花成因的探究XX班XXX（20xxxxxxxx）凹面，也就是从曲率大的表面，移向曲率小的表面。六角形雪片六个棱角上的曲率最大，边

7、棱部分的平面次之，中央部分曲率最小。这样，就使六角形雪片一直处在定向的水汽迁移过程中。由于棱角上水汽向边棱及中央输送，棱角附近的水汽饱和程度下降，因而产生升华现象。中央部分由于获得源源不断的水汽而达到冰面饱和，产生凝华作用。这种凝华结晶的过程不断进行，六角形雪片逐渐演变成为六棱柱状雪晶 这是假定外部不输送水汽的理想状况。事实上，事物与周围环境保持着密切的联系，空气里总是或多或少存在着水汽的。如果周围空气输人水汽较少，少到不够雪片的棱角向中央输送水汽的数量，那么雪片向柱状雪晶的发展过程继续进行。在温度很低水汽很少的高纬和极地地区，便因为这个原因经

8、常降落柱状雪晶。空气里水汽饱和程度较高的时候，出现另外一种情况。这时周围空气不断地向雪片输送水汽，使雪片快速地发生凝华作用。凝华降低了雪片周围空气层中