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发布时间:2008-01-16
“北国风光,千里冰封,万里雪飘……”这首著名诗句所描绘的北方冬日原野是那么的妖娆迷人,而这令无数人倾倒的景色的主角就是雪花。没有雪飘,谈何冰封?那么,对冬天里漫天飞舞的雪花,我们了解多少? “雪花是白色的,呈片状。” 请问:“为什么雪是白色的,而不是蓝色、红色或其他颜色呢?雪花的内部结构什么样?所有的雪花是否都一样呢?”诸如此类的许多问题,你都能回答出来吗? 事实上,雪花里隐藏着许许多多的自然界的奥秘,通过几代人的认真观察和努力研究,现在已经弄清楚了不少的奥秘,但仍有不少谜底有待揭开。 漫长的雪花研究史 人类研究雪花的文字记载最早可追溯至17世纪,德国著名科学家开普勒在1611年就认定雪花具有六角结构。1637年,法国著名哲学家和数学家笛卡儿在他的著作《气象学》中,记述了用肉眼观察雪花结构的结果。笛卡儿在书中写道:“在风暴云之后,接着又出现其他的风暴云,产生出非常小的玫瑰花形或轮子状,带有6个半圆形的芽,它们是透明的,而且很平,非常对称。之后,许多这样的小轮子以轴两两连接,这些轴可以认为是晶体,在它的端头有6个小的玫瑰状雪花芽……”可以说,笛卡儿完全是从几何学的角度对雪花的结构进行描述的。 17世纪中叶,显微镜出现之后,立即应用于对雪花的观察研究。英国科学家和显微镜学家列文·虎克在1665年出版的《显微术》一书中,描述了他用显微镜观察雪花的结果。虽说当时的显微镜远不如当今的好,但虎克揭示了雪花结构的复杂性和其独有的对称性,这用肉眼是无法分辨的。 随着光学显微镜放大倍数的提高,人们对雪花的研究愈来愈深入。到19世纪中叶,科学家发现,雪花的结构“寿命”很短,一落地就改变了,因而它的真实结构到底是什么样的,并没有搞清楚。波兰的雪花学家F.K.奇克林(Frances Knowlton Chickering)1864年出版的《云晶体:雪花图集》(Cloud Crystals:A Snow-Flake Album),记述了她拍摄的正在下降中的雪花图像。后人称她为观察雪花、揭示雪花奥秘的真正先驱。 威尔逊·本特利(Wilson Bentley)从十几岁就开始拍摄雪花,研究其结构,他在46年居住于农场的漫长观察研究中,用老式的玻璃照相底版共拍摄了5000多张雪花晶体照片。20世纪20年代后期,本特利与美国气象局的首席物理学家汉姆弗莱斯(Humphreys)合作,于1931年共同出版了一本有2000多张雪花照片的书—《雪晶体》(Snow Crystals)。 对雪花观察研究取得巨大进展的当属近代的两项著名研究。一项是日本物理学家中谷宇吉郎在20世纪30年代所作的关于雪花晶体结构对称性的详细研究工作。他在日本北海道大学实验室的寒冷房间里,在日本北方雪原的帐篷里,含辛茹苦20年,拍摄和研究了成千上万片雪花,于1954年出版了一本名为《自然和人造的雪花晶体》的书。另一项是现任美国加州理工学院物理系主任肯尼斯·利布雷希特(Kenneth Libbrecht)领导的实验室,对雪花进行的至今最为广泛而深入的观察研究。   …… (更多精彩图片及完整内容请阅览《科学世界》2008年01月号)

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