谈科论普
26-01-18 08:38 微博认证:《聚光灯下的明星科学家》译者 科学科普博主 微博原创视频博主

看着白茫茫一片,但是认真看,你会发现雪花是六边形的,这几年有很多科学故事。

东方最早的记录者:韩婴
根据历史记载,中国西汉时期的学者韩婴是世界上第一个准确描述雪花为六边形的人。他在大约公元前135年所著的《韩诗外传》中写道:“凡草木花多五出,雪花独六出。” 这句话不仅指出了雪花与其他植物花朵在形态上的不同,也开启了人类对雪花结构观察的先河。

西方科学研究的开创者:约翰尼斯·开普勒
在西方,德国天文学家约翰尼斯·开普勒是首位从科学角度系统研究雪花为何是六边形的人。1611年,他在布拉格街头散步时,被漫天飞舞的雪花所启发,决定写一篇关于雪花结构的文章作为新年礼物送给朋友。这篇名为《论六角形雪花》的论文,被认为是世界上第一篇关于雪花的科学论文。

进一步探索与记录者:勒内·笛卡尔
在开普勒之后,法国数学家和哲学家勒内·笛卡尔通过更详细的观察,不仅再次确认了雪花的六边形结构,还首次描述了一些罕见的雪花形态,如带有帽子的冰棱柱和十二面体结构的雪花,极大地丰富了人们对雪花多样性的认识。

微观世界的揭示者:罗伯特·胡克与威尔逊·本特利
真正让人们直观看到雪花精美六边形细节的,是显微镜的应用。英国科学家罗伯特·胡克是最早使用显微镜观察雪花的人之一。而美国摄影师威尔逊·本特利则更进一步,在1885年成功拍摄下了世界上第一张雪花的显微镜照片,向世人清晰地展示了雪花无与伦比的六边形对称之美。

那么为什么雪花是六边形呢?

每个水分子由一个氧原子和两个氢原子构成。在这个结构中,电荷分布并不均匀,氧原子带有轻微的负电荷,而氢原子则带有轻微的正电荷。这种特性使得水分子之间会形成一种名为“氢键”的弱相互作用力。一个水分子的氢原子会被另一个水分子的氧原子所吸引,就像无数只小手在轻轻拉扯,而这种连接的角度恰好是104度。

当温度降到零度以下,气态的水蒸气开始凝结成固态的冰晶时,这些氢键就开始发挥关键作用了。为了达到最稳定、最节省空间的状态,水分子们会自发地按照氢键的固定角度进行排列。这种排列方式在宏观上看,就形成了一个拥有六个对称面的晶体结构,也就是我们所说的六方晶系。这就是雪花呈现六边形的根本原因。#谈科论普的日常##北京下雪#

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