冰晶

水蒸气在冰核上凝华增长而形成的固态水合物
冰晶是水蒸气在冰核上凝华增长而形成的固态水合物。冰晶是雪花形成时的必要介质,它以些尘埃为中心,与水热气在较低的温度下形成一个像冰一样的物质[1]。冰晶凝结在一起,就形成了雪花。每一片冰晶都有自己的主干和分支,它们合在一起,形成了反光的薄冰片[2]
晶体的形状比较复杂,主要由温度、湿度和气压决定。当温度在零下8度到零下1度是,冰晶为针状;当温度在零下25度到零下8度时,冰晶为板状、圆盘状、星状;当温度在零下10度时,冰晶为棱状体簇。而在高空时,最常见的冰晶体是针状体。气压越高,冰晶的分叉就越明显[2][3]

形成过程

在有冰晶和过冷却水滴共存的云中,由于冰面的饱和水汽压比过冷却水面的饱和水汽压小,当空气中的实有水汽压介于两者之间,即大于冰面饱和水汽压而又小于水面饱和水汽压时,过冷却水滴会因蒸发而减小,水分子不断由水滴向冰晶上转移,冰晶则因凝华而增大(如附图)。
冰晶和过冷水滴相处在一起的机会是很多的,如果当时的实有水汽压处于两者的饱和水汽压之间,就会有冰和水之间水汽转移现象,在这种情况下,实有水汽压比水滴的饱和水汽压小,对水滴来说是未饱和的,水滴就出现蒸发。但实有水汽压比冰晶水汽压大,对于冰晶来说是过饱的,冰晶上要出现凝华。因此,水滴不断蒸发而减小,冰晶因不断凝华而增大,这种由于冰水共存引起冰水间的水汽转移的作用称为冰晶效应。冰晶效应的程度,与水面上和冰面上的饱和水汽压的差值有关,差值越大,冰晶效应越显著。这种效应是混合云形成降水的重要理论之一。