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冰晶
,创建页面，内容为“{| class="wikitable" align="right" |- | style="background: #00ff00" align= center| '''<big>冰晶</big> ''' |- | File:冰晶1.jpg|缩略图|居中|[http://att…”
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| style="background: #00ff00" align= center| '''<big>冰晶</big> '''
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| [[File:冰晶1.jpg|缩略图|居中|[http://att.ccppg.cn/p/db1c1a731ab308a4c1f0f41c33140ead.jpg 原图链接]]]
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|-
| align= light|
中文名：冰晶
本质：固态水合物
|}
'''冰晶'''（{{lang-en|ice crystal}}）是[[冰]]的[[宏观]][[晶体]]形式。冰晶在[[光学]]及[[电学]]等[[物理性质]]方面有[[各向异性]]，并且具有较高的[[介电常数]]。<ref>{{cite book
|author = Todd S. Glickman
|title = Glossary of meteorology
|edition = 2
|publisher = American Meteorological Society
|pages =
|ISBN = 978-1878220349
|url = http://amsglossary.allenpress.com/glossary/search?id=ice-crystal1
|language = en
|date = Jan 1, 2000
|deadurl = yes
|archiveurl = https://web.archive.org/web/20080316222148/http://amsglossary.allenpress.com/glossary/search?id=ice-crystal1
|archivedate = 2008-03-16
}}</ref>冰晶常呈六角柱状、六角板状、枝状、针状等[[形状]]，由于[[大气]]中的冰晶一般由[[水蒸气]][[凝华|凝華]]产生，因此具有非常[[對稱]]的外型。在不同的[[環境]][[溫度]]和[[濕度]]中，可以產生不同的對稱外形。当环境因素改变时，冰晶的形成方式也可能会改变，因此最终形成的晶体可能是多种样式混合而成的，例如冠柱晶。空中的冰晶下落时倾向以其[[侧棱]][[平行]]于[[地平线]]，因此能以增强的差动[[反射率]]在[[偏振天气雷达信号]]（polarimetric weather radar）中被发现。<ref group="注">{{cite journal
|author = 王致君、楚荣忠
|title = 偏振天气雷达在气象中的应用简介
|journal = 干旱气象
|date = 2004年6月
|volume = 22
|issue = 2
|pages = 62-68
|quote = 由于[[云]]内许多水成物粒子都不是理想的[[球体]]，而且粒子的轴在[[空间]]分布上存在优势取向，所以可用[[偏振]]技术对其进行研究，这就是偏振气象雷达发展的理论基础。
|url = http://www.casnw.net/WEB_TZ_pl/ResearchPaper/fj/%C6%AB%D5%F1%CC%EC%C6%F8%C0%D7%B4%EF%D4%DA%C6%F8%CF%F3%D6%D0%B5%C4%D3%A6%D3%C3%BC%F2%BD%E9(1117799).pdf
|language = zh-hans
}}{{dead link|date=2018年5月 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}</ref>冰晶带[[电荷|电]]后，下落的方向便不再平行于地平线。带电的冰晶也很较容易被偏振天气雷达检测出来。
== 结构 ==
宏观的冰是[[多晶]]的，<ref>{{cite book
| author = Philip Ball
| title = H<sub>2</sub>O: a biography of water
| publisher = Phoenix
| pages =
| ISBN = 978-0-753-81092-7
| url = http://books.google.com.hk/books?id=-glbSgAACAAJ&dq=A+biography+of+water&hl=zh-CN&sa=X&ei=bU0yT8fmJu6NiAexxvybBQ&ved=0CDkQ6AEwAQ
| language = en |date=Oct 2000}}</ref>所以在研究冰的[[晶体结构]]时使用的往往是[[单晶]]的冰晶。1916年末，人们开始利用[[X射线衍射技术|X射线衍射法]]对冰晶的结构进行一系列的探究。<ref>{{cite journal
| author = Ancel St. John
| title = The Crystal Structure of Ice
| journal = Proc Natl Acad Sci USA
| volume = 4
| issue = 7
| pages = 193-197
| PMID = 16576297
| PMC = 1091441
| url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1091441/pdf/pnas01940-0007.pdf
| language = en |date=Jul 1918}}</ref>研究中获得的照片有12条清晰的[[衍射|衍射线]]，分析其位置可以得知冰晶属于[[六方晶系]]晶体。如左侧的冰晶结构示意图一所示，冰晶[[晶胞]]呈[[四棱柱形]]，的[[底面]][[边长]]为4.52[[埃格斯特朗|Å]]，[[高]]为7.34Å。<ref>{{cite journal
| author = Sir W H Bragg
| title = The Crystal Structure of Ice
| journal = Proc. Phys. Soc. London
| year = 1921
| volume = 34
| issue = 98
| pages = 193-197
| doi = 10.1088/1478-7814/34/1/322
| url = http://iopscience.iop.org/1478-7814/34/1/322/pdf/1478-7814_34_1_322.pdf
| language = en }}</ref>冰晶分子排列的方式与[[金属]][[镁]]晶体属同一[[晶系]]，但是通过X射线衍射法可以得知冰晶与金属镁在结构上还是有很大差别的。下表是[[大卫·马蒂亚斯·丹尼森]]（David Mathias Dennison，[[美国]][[物理学家]]，后来计算出[[质子]]服从[[费米–狄拉克统计]]，拥有[[自旋1/2|½自旋]]<ref>{{cite journal
| author = D. M. Dennison
| title = A Note on the Specific Heat of the Hydrogen Molecule
| journal = Roy. Soc. Proc., A
| volume = 115
| issue = 711
| pages = 483-486
| doi = 10.1098/rspa.1927.0105
| url = http://hermes.ihep.su:8001/compas/kuyanov/myTran/Dennison27Eng.pdf |date=Jul 1, 1927}} Communicated by [[拉尔夫·福勒|R. H. Fowler]]{{en}}</ref>）于1921年对冰晶进行X射线衍射实验获得的结果：
<center>
{| class="wikitable" style="width:70%"
|+冰晶X射线衍射图数据表<ref>{{cite journal
| author = D. M. Dennison
| title = The Crystal Structure of Ice
| journal = Physical Review
| year = 1921
| month =
| volume = 17
| issue = 1
| pages = 20-22
| doi = 10.1103/PhysRev.17.20
| url = http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRev.17.20
| language = en }}</ref>
|- align="center"
! rowspan = 2| 相邻线之间的偏角<br>（度数） !! rowspan = 2 | 线的强度<br>（估算值） !! rowspan = 2 | 用作对比的镁线<ref>这组数据由大卫·马蒂亚斯·丹尼森摘自[[阿尔伯特·华莱士·赫尔]]（Albert Wallace Hull）对金属镁晶体研究的论文：{{cite journal
| author = A. W. Hull
| title = The Crystal Structure of Magnesium
| journal = Proc Natl Acad Sci USA
| volume = 3
| issue = 7
| pages = 470-473
| PMID = 16576242
| PMC = 1091290
| url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1091290/pdf/pnas01952-0026.pdf
| language = en
|date=Jul 1917}}</ref> !! colspan = 2 align = "center" | 晶面间距 !! rowspan = 2 | 晶面取向 !! rowspan = 2 | 基面的数量
|-
! 观测值 !! 理论值
|- align="center"
| 10.44 || 1 || 4.7 || 3.92 || 3.915 || 10<span style="text-decoration: overline;">1</span>0 || 3
|- align="center"
| 11.16 || 10 || - || 3.67 || 3.671 || 0001 || 1
|- align="center"
| 11.88 || 2 || 10.0 || 3.44 || 3.453 || 10<span style="text-decoration: overline;">1</span>1 || 6
|- align="center"
| 15.30 || 1.5 || 3.3 || 2.68 || 2.675 || 10<span style="text-decoration: overline;">1</span>2 || 6
|- align="center"
| 18.12 || 1 || 4.7 || 2.26 || 2.260 || 11<span style="text-decoration: overline;">2</span>0 || 3
|- align="center"
| 19.86 || 5 || 4.0 || 2.065 || 2.065 || 10<span style="text-decoration: overline;">1</span>3 || 6
|- align="center"
| 21.38 || 1 || 4.0 || 1.92 || 1.925 || 11<span style="text-decoration: overline;">2</span>2 || 6
|- align="center"
| 27.16 || 1.5 || 1.0 || 1.516 || 1.528 || 20<span style="text-decoration: overline;">2</span>3 || 6
|- align="center"
| 30.20 || 2 || 1.3 || 1.368 || 1.372 || 10<span style="text-decoration: overline;">1</span>5 || 6
|- align="center"
| || || || 1.368 || 1.372 || 12<span style="text-decoration: overline;">3</span>2 || 12
|- align="center"
| 31.76 || 0.25 || 0.2 || 1.30 || 1.305 || 10<span style="text-decoration: overline;">1</span>0 || 3
|- align="center"
| 33.08 || 0.25 || 1.0 || 1.25 || 1.268 || 12<span style="text-decoration: overline;">3</span>3 || 12
|- align="center"
| 35.54 || 0.5 || 0.3 || 1.167 || 1.165 || 20<span style="text-decoration: overline;">2</span>5 || 6
|}</center>
==应用==
===降雪===
极小的冰晶和0℃以下的过冷却水滴组成云层，水气不断升腾与冰晶凝华，水温达－5℃时，无数根六角形的冰针就形成了。这是冰晶最稳定的形状。同时，凝华作用还在继续进行。如果冰晶周围水气多，6个角增长很快，就形成星状；假如冰晶四周水气很少，6角不如两个底面增长快，便形成柱状；倘若水气适中，则形成片状雪花。如果地面气温较高，雪降落过程中边融化边碰撞合并为水滴，最终成为降雨。
===制冷设备===
该产品外壳采用高强度耐低落温材料，内盛蓄冷液（白色稠液体）而成（冰点－12℃，即零下12度结冰，冰点比水的冰点低，故储存的冷量和溶解时释放出的冷量都远远大于水，直接起到增强降温制冷之用，具有储冷足、降温快、释冷慢等特点。），采用橡胶塞加铝盖密封不会泄漏，无毒，符合卫生标准，储冷量大，广泛适用于各种冰箱、冷柜、鱼箱作、医药储冷保冷；如今被广泛用于空调扇增强降温制冷之用（先将冰晶放进冰箱冷冻5到6小时结冰后，再放入空调扇水箱内降温，循环使用，永不失效）。成分是冷媒： （——以下是是把载冷剂和制冷剂统称冷媒） 冷冻空调系统中，用以传递热能，产生冷冻效果之工作流体。依工作方式分类可分为一次(Primary)冷媒与二次(Secondary)冷媒。依物质属性分类可分为自然(Natural)冷媒与合成(Synthetic)冷媒。
理想冷媒：无毒、不爆炸、对金属及非金属无腐蚀作用、不燃烧、泄漏时易於察觉、化学性安定、对润滑油无破坏性、具有较的蒸发潜热、对环境无害 。
== 形成 ==
冰晶的形成发生在云层中、云层下和[[地表]]层，并由多个物理过程组成。在冰晶的形成过程中，[[冰核]]是必不可少的（其中大气中悬浮的[[尘埃]][[颗粒物|颗粒]]占了70%），在冰核上过冷水滴[[凝固]]生长成冰晶。要形成冰晶首先要活化冰核，也就是使冰核能形成冰晶，不同冰核活化的温度不同。<ref group = "注">不同冰核及其活化温度：[[菱镁矿]]（-8℃）、[[高岭石]]（-9℃）、[[赤铁矿]]（-10℃）、[[马钱子碱]]（-11℃）、[[火山灰]]（-13℃）、[[黑云母]]（-14℃）、[[蛭石]]（-15℃）。</ref>温度下降后，活化的冰核数量增加。冰核活化后，由于[[伯杰龙效应]]（Bergeron effect），大气中的过冷的水蒸气会在冰核上凝华使冰核增长形成冰晶。以上的过程与大气中的温度和湿度有密切联系，在不同环境中形成的冰晶形状是有差异的。<ref group = "注">一般冰晶的形态与形成温度间的关系如下：板状或片状（0℃至-3℃、-9℃至-12℃、-18℃至-22℃）、针状（-3℃至-5℃）、柱状（-5℃至-9℃、-22℃以下）、星状（-12℃至-18℃）。</ref>在冰晶下降过程中会经过各种不同的温度和湿度的环境，因此最终形成的形状往往是各种基本形状的结合体。冰晶的大小与其在云层中停留的[[时间]]、温度和[[气压]]还有冰的过饱和程度有关。<ref>{{cite book
| author = Ivan Dubé
| title = From mm to cm... Study of snow/liquid water ratios in Quebec
| publisher = Unpublished Manuscript
| pages = 14-16
| url = http://www.meted.ucar.edu/norlat/snowdensity/from_mm_to_cm.pdf
| language = en |date=Dec 2003}}</ref>
== 融化与破裂 ==
冰晶受[[热]]后转化为[[液态]]水的过程一般称为“[[融化]]”。[[大气]]中冰晶雪花的融化率决定了地表面上的[[降水]]类型。在下降过程中，冰晶经过0[[摄氏度|℃]][[等温线]]时开始融化，大多数的冰晶在未融化时带有[[正电荷]]而融化时带电符号改变。
通过在处于不同融化阶段的冰晶置于-78.5℃的[[乙烷]]中冻结可以得知：冰晶融化的方式主要取决于晶体的初始类型，并可概括出两种基本方式：<ref>{{cite journal
| author = Knight, Charles A.
| title = Observations of the Morphology of Melting Snow
| journal = Journal of Atmospheric Sciences
| year = 1979
| volume = 36
| issue = 6
| pages = 1123-1132
| doi = 10.1175/1520-0469(1979)036<1123:OOTMOM>2.0.CO;2
| url = http://adsabs.harvard.edu/abs/1979JAtS...36.1123K
| language = en }}</ref>
* 柱状冰晶的融化：通常简单柱状冰晶开始时[[表面]]上的融化一致的，随后逐渐形成不同厚度的水层，在柱状晶的中心形成一个或两个明显的[[泡沫|气泡]]，再进一步融化时，产生的水会形成一个清晰的水滴，附着在水滴上的柱状晶体快速进入水滴中，最终形成一个[[球形]]滴。柱状冰晶融化水有收缩成一个或多个水滴的趋势，且趋向于收缩至最小[[表面积]]；
* 板状冰晶的融化：板状冰晶融化时，融化水形成覆盖于板上的光滑圆面。而板状冰晶则没有缩成单个水滴的趋势，而是从板状冰晶融化的水层形成[[凸透镜|双凸镜]]带冰状，限定冰晶的周边。
[[中国]][[气象学家]][[龚乃虎]]于1982年在美国[[犹他大学]]做“为延长冰晶生长的微物理[[风洞]][[实验]]”时获得了冰晶与温度、形状、大小、生长时间、下降[[速度]]及融化后[[质量]]的资料，并总结出冰晶在不同温度下融化的规律。<ref group = "注">由龚乃虎等总结的冰晶在不同温度下融化的规律：
* -4℃时，六角板状冰晶融化后仍为一个水滴；
* -5℃时，因为针状或鞘状冰晶容易粘附，当增长时间长时会有[[凇附现象]]，所以在融化后能产生多个小水滴；
* -7℃左右时，柱状冰晶融化呈[[椭球状]]并最终在[[张力]]作用下形成圆球水滴；
* -l0℃左右时，等距冰晶融化形成一个圆形水滴，在过冷水层内，当增长时间变长时，这种冰晶由于下降速度大会凇附很多过冷水，融化后水滴质量大；
* -l2℃左右时，六角板状冰晶融化为一个个水滴，若凇附有过冷水可形成一个大水滴或多个小水滴；
* -l5℃时，分枝状冰雪晶融化后中心形成一个大水滴，六个分枝形成六个小水滴，分枝状冰晶质量增长快，且在接近[[熔点]]时易于攀附，往往在融化时发生碎裂形成多个小水滴。</ref>在该实验中获得的数据见下表：
<center>
{| class="wikitable" style="width:80%"
|+ 垂直风洞内悬浮生长冰晶温度、生长时间、尺寸、含水量、融化后质量及破裂碎滴数<ref>{{cite journal
| author = 龚乃虎
| title = 关于冰晶雪花融化问题的研究——进展与展望
| journal = 高原气象
| date = 1999年8月
| volume = 18
| issue = 3
| pages = 368-376
| doi =
| url = http://www.cqvip.com/QK/91655X/199903/3771176.html
| language = zh-hans }}</ref>
|-
! rowspan = 2 | [[温度]]（[[摄氏度|℃]]） !! rowspan = 2 | 生长[[时间]] !! colspan = 2 align = "center" | 尺寸（[[毫米|mm]]）!! rowspan = 2 | 含水量<br>（LWC）!! rowspan = 2 | [[质量]]（[[微克|μg]]） !! rowspan = 2 | 下落[[速度]]<br>（[[厘米|cm]]/[[秒|s]]）!! rowspan = 2 | 融化前后滴数 !! rowspan = 2 | 备注
|- align="center"
| 2a||c
|- align="center"
| -4.2||13||0.15||0.13||0.5||0.5|| ||1:1||六角板
|- align="center"
| -4.5||19||0.1||0.7||0.5||2.15|| ||1:3||鞘凇
|- align="center"
| -4.9||10||0.08||0.44||0.5||1.1|| ||1:3||鞘状
|- align="center"
| -5.0||13||0.05||1.2||0.5||2.3|| ||2:14||双针状
|- align="center"
| -5.1||19||0.22||0.42||0.5||1.15||36||3:4||三叠合针状
|- align="center"
| -6.2||19||0.50||0.48||0.5||8.18||54||2:1||双柱凇晶
|- align="center"
| -8.5||13||0.22||0.2||0.5||1.8|| ||1:1||凇晶
|- align="center"
| -8.9||19||0.25||0.2||0.5||4.2|| ||1:1||凇晶
|- align="center"
| -10.6||25||1.25||0.95||0.8||49|| || ||等距+凇晶
|- align="center"
| -11.4||19||0.45||0.54||0.8||8.18|| ||1:2||六角凇晶
|- align="center"
| -12.3||19||0.9||0.5||0.8||11.5|| ||1:1||六角扇凇晶
|- align="center"
| -14.7||10||1.7||-||0.8||8.62|| ||1:18||分枝六角星
|}</center>
== 大气现象 ==
冰晶是多种大气现象的成因，这些大气现象主要包括[[云]]、[[降水]]及[[冰晕]]。[[气温]]达-5℃时高空中便会形成六角形的冰针。同时，[[韦格纳–伯杰龙–芬德森过程]]（Wegener–Bergeron–Findeisen process）继续进行，过冷水[[蒸发]]产生的蒸气在冰晶上凝华。若冰晶周围水气多，则垂直于光轴的六个角增长较快，就形成板状冰晶；若冰晶周围较[[干燥]]，则平行于光轴的两个底面增长较快，便形成柱状冰晶；若水气适中，则形成片状[[雪花]]，上述三者都以[[降雪]]的形式落向地面。但如果地面气温较高，雪降落过程中冰晶会发生融化，并相互[[碰撞]]合并为[[雨滴]]，成为[[降雨]]。
== 注释 ==
{{refbegin}}
<references group="注"/>
{{refend}}
== 参考文献 ==
{{refbegin}}
<references/>
{{refend}}
[[Category:天气现象]]
|-
| style="background: #00ff00" align= center| '''<big>冰晶</big> '''
|-
| [[File:冰晶1.jpg|缩略图|居中|[http://att.ccppg.cn/p/db1c1a731ab308a4c1f0f41c33140ead.jpg 原图链接]]]
|-
| style="background: #008000" align= center|
|-
| align= light|
中文名：冰晶
本质：固态水合物
|}
'''冰晶'''（{{lang-en|ice crystal}}）是[[冰]]的[[宏观]][[晶体]]形式。冰晶在[[光学]]及[[电学]]等[[物理性质]]方面有[[各向异性]]，并且具有较高的[[介电常数]]。<ref>{{cite book
|author = Todd S. Glickman
|title = Glossary of meteorology
|edition = 2
|publisher = American Meteorological Society
|pages =
|ISBN = 978-1878220349
|url = http://amsglossary.allenpress.com/glossary/search?id=ice-crystal1
|language = en
|date = Jan 1, 2000
|deadurl = yes
|archiveurl = https://web.archive.org/web/20080316222148/http://amsglossary.allenpress.com/glossary/search?id=ice-crystal1
|archivedate = 2008-03-16
}}</ref>冰晶常呈六角柱状、六角板状、枝状、针状等[[形状]]，由于[[大气]]中的冰晶一般由[[水蒸气]][[凝华|凝華]]产生，因此具有非常[[對稱]]的外型。在不同的[[環境]][[溫度]]和[[濕度]]中，可以產生不同的對稱外形。当环境因素改变时，冰晶的形成方式也可能会改变，因此最终形成的晶体可能是多种样式混合而成的，例如冠柱晶。空中的冰晶下落时倾向以其[[侧棱]][[平行]]于[[地平线]]，因此能以增强的差动[[反射率]]在[[偏振天气雷达信号]]（polarimetric weather radar）中被发现。<ref group="注">{{cite journal
|author = 王致君、楚荣忠
|title = 偏振天气雷达在气象中的应用简介
|journal = 干旱气象
|date = 2004年6月
|volume = 22
|issue = 2
|pages = 62-68
|quote = 由于[[云]]内许多水成物粒子都不是理想的[[球体]]，而且粒子的轴在[[空间]]分布上存在优势取向，所以可用[[偏振]]技术对其进行研究，这就是偏振气象雷达发展的理论基础。
|url = http://www.casnw.net/WEB_TZ_pl/ResearchPaper/fj/%C6%AB%D5%F1%CC%EC%C6%F8%C0%D7%B4%EF%D4%DA%C6%F8%CF%F3%D6%D0%B5%C4%D3%A6%D3%C3%BC%F2%BD%E9(1117799).pdf
|language = zh-hans
}}{{dead link|date=2018年5月 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}</ref>冰晶带[[电荷|电]]后，下落的方向便不再平行于地平线。带电的冰晶也很较容易被偏振天气雷达检测出来。
== 结构 ==
宏观的冰是[[多晶]]的，<ref>{{cite book
| author = Philip Ball
| title = H<sub>2</sub>O: a biography of water
| publisher = Phoenix
| pages =
| ISBN = 978-0-753-81092-7
| url = http://books.google.com.hk/books?id=-glbSgAACAAJ&dq=A+biography+of+water&hl=zh-CN&sa=X&ei=bU0yT8fmJu6NiAexxvybBQ&ved=0CDkQ6AEwAQ
| language = en |date=Oct 2000}}</ref>所以在研究冰的[[晶体结构]]时使用的往往是[[单晶]]的冰晶。1916年末，人们开始利用[[X射线衍射技术|X射线衍射法]]对冰晶的结构进行一系列的探究。<ref>{{cite journal
| author = Ancel St. John
| title = The Crystal Structure of Ice
| journal = Proc Natl Acad Sci USA
| volume = 4
| issue = 7
| pages = 193-197
| PMID = 16576297
| PMC = 1091441
| url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1091441/pdf/pnas01940-0007.pdf
| language = en |date=Jul 1918}}</ref>研究中获得的照片有12条清晰的[[衍射|衍射线]]，分析其位置可以得知冰晶属于[[六方晶系]]晶体。如左侧的冰晶结构示意图一所示，冰晶[[晶胞]]呈[[四棱柱形]]，的[[底面]][[边长]]为4.52[[埃格斯特朗|Å]]，[[高]]为7.34Å。<ref>{{cite journal
| author = Sir W H Bragg
| title = The Crystal Structure of Ice
| journal = Proc. Phys. Soc. London
| year = 1921
| volume = 34
| issue = 98
| pages = 193-197
| doi = 10.1088/1478-7814/34/1/322
| url = http://iopscience.iop.org/1478-7814/34/1/322/pdf/1478-7814_34_1_322.pdf
| language = en }}</ref>冰晶分子排列的方式与[[金属]][[镁]]晶体属同一[[晶系]]，但是通过X射线衍射法可以得知冰晶与金属镁在结构上还是有很大差别的。下表是[[大卫·马蒂亚斯·丹尼森]]（David Mathias Dennison，[[美国]][[物理学家]]，后来计算出[[质子]]服从[[费米–狄拉克统计]]，拥有[[自旋1/2|½自旋]]<ref>{{cite journal
| author = D. M. Dennison
| title = A Note on the Specific Heat of the Hydrogen Molecule
| journal = Roy. Soc. Proc., A
| volume = 115
| issue = 711
| pages = 483-486
| doi = 10.1098/rspa.1927.0105
| url = http://hermes.ihep.su:8001/compas/kuyanov/myTran/Dennison27Eng.pdf |date=Jul 1, 1927}} Communicated by [[拉尔夫·福勒|R. H. Fowler]]{{en}}</ref>）于1921年对冰晶进行X射线衍射实验获得的结果：
<center>
{| class="wikitable" style="width:70%"
|+冰晶X射线衍射图数据表<ref>{{cite journal
| author = D. M. Dennison
| title = The Crystal Structure of Ice
| journal = Physical Review
| year = 1921
| month =
| volume = 17
| issue = 1
| pages = 20-22
| doi = 10.1103/PhysRev.17.20
| url = http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRev.17.20
| language = en }}</ref>
|- align="center"
! rowspan = 2| 相邻线之间的偏角<br>（度数） !! rowspan = 2 | 线的强度<br>（估算值） !! rowspan = 2 | 用作对比的镁线<ref>这组数据由大卫·马蒂亚斯·丹尼森摘自[[阿尔伯特·华莱士·赫尔]]（Albert Wallace Hull）对金属镁晶体研究的论文：{{cite journal
| author = A. W. Hull
| title = The Crystal Structure of Magnesium
| journal = Proc Natl Acad Sci USA
| volume = 3
| issue = 7
| pages = 470-473
| PMID = 16576242
| PMC = 1091290
| url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1091290/pdf/pnas01952-0026.pdf
| language = en
|date=Jul 1917}}</ref> !! colspan = 2 align = "center" | 晶面间距 !! rowspan = 2 | 晶面取向 !! rowspan = 2 | 基面的数量
|-
! 观测值 !! 理论值
|- align="center"
| 10.44 || 1 || 4.7 || 3.92 || 3.915 || 10<span style="text-decoration: overline;">1</span>0 || 3
|- align="center"
| 11.16 || 10 || - || 3.67 || 3.671 || 0001 || 1
|- align="center"
| 11.88 || 2 || 10.0 || 3.44 || 3.453 || 10<span style="text-decoration: overline;">1</span>1 || 6
|- align="center"
| 15.30 || 1.5 || 3.3 || 2.68 || 2.675 || 10<span style="text-decoration: overline;">1</span>2 || 6
|- align="center"
| 18.12 || 1 || 4.7 || 2.26 || 2.260 || 11<span style="text-decoration: overline;">2</span>0 || 3
|- align="center"
| 19.86 || 5 || 4.0 || 2.065 || 2.065 || 10<span style="text-decoration: overline;">1</span>3 || 6
|- align="center"
| 21.38 || 1 || 4.0 || 1.92 || 1.925 || 11<span style="text-decoration: overline;">2</span>2 || 6
|- align="center"
| 27.16 || 1.5 || 1.0 || 1.516 || 1.528 || 20<span style="text-decoration: overline;">2</span>3 || 6
|- align="center"
| 30.20 || 2 || 1.3 || 1.368 || 1.372 || 10<span style="text-decoration: overline;">1</span>5 || 6
|- align="center"
| || || || 1.368 || 1.372 || 12<span style="text-decoration: overline;">3</span>2 || 12
|- align="center"
| 31.76 || 0.25 || 0.2 || 1.30 || 1.305 || 10<span style="text-decoration: overline;">1</span>0 || 3
|- align="center"
| 33.08 || 0.25 || 1.0 || 1.25 || 1.268 || 12<span style="text-decoration: overline;">3</span>3 || 12
|- align="center"
| 35.54 || 0.5 || 0.3 || 1.167 || 1.165 || 20<span style="text-decoration: overline;">2</span>5 || 6
|}</center>
==应用==
===降雪===
极小的冰晶和0℃以下的过冷却水滴组成云层，水气不断升腾与冰晶凝华，水温达－5℃时，无数根六角形的冰针就形成了。这是冰晶最稳定的形状。同时，凝华作用还在继续进行。如果冰晶周围水气多，6个角增长很快，就形成星状；假如冰晶四周水气很少，6角不如两个底面增长快，便形成柱状；倘若水气适中，则形成片状雪花。如果地面气温较高，雪降落过程中边融化边碰撞合并为水滴，最终成为降雨。
===制冷设备===
该产品外壳采用高强度耐低落温材料，内盛蓄冷液（白色稠液体）而成（冰点－12℃，即零下12度结冰，冰点比水的冰点低，故储存的冷量和溶解时释放出的冷量都远远大于水，直接起到增强降温制冷之用，具有储冷足、降温快、释冷慢等特点。），采用橡胶塞加铝盖密封不会泄漏，无毒，符合卫生标准，储冷量大，广泛适用于各种冰箱、冷柜、鱼箱作、医药储冷保冷；如今被广泛用于空调扇增强降温制冷之用（先将冰晶放进冰箱冷冻5到6小时结冰后，再放入空调扇水箱内降温，循环使用，永不失效）。成分是冷媒： （——以下是是把载冷剂和制冷剂统称冷媒） 冷冻空调系统中，用以传递热能，产生冷冻效果之工作流体。依工作方式分类可分为一次(Primary)冷媒与二次(Secondary)冷媒。依物质属性分类可分为自然(Natural)冷媒与合成(Synthetic)冷媒。
理想冷媒：无毒、不爆炸、对金属及非金属无腐蚀作用、不燃烧、泄漏时易於察觉、化学性安定、对润滑油无破坏性、具有较的蒸发潜热、对环境无害 。
== 形成 ==
冰晶的形成发生在云层中、云层下和[[地表]]层，并由多个物理过程组成。在冰晶的形成过程中，[[冰核]]是必不可少的（其中大气中悬浮的[[尘埃]][[颗粒物|颗粒]]占了70%），在冰核上过冷水滴[[凝固]]生长成冰晶。要形成冰晶首先要活化冰核，也就是使冰核能形成冰晶，不同冰核活化的温度不同。<ref group = "注">不同冰核及其活化温度：[[菱镁矿]]（-8℃）、[[高岭石]]（-9℃）、[[赤铁矿]]（-10℃）、[[马钱子碱]]（-11℃）、[[火山灰]]（-13℃）、[[黑云母]]（-14℃）、[[蛭石]]（-15℃）。</ref>温度下降后，活化的冰核数量增加。冰核活化后，由于[[伯杰龙效应]]（Bergeron effect），大气中的过冷的水蒸气会在冰核上凝华使冰核增长形成冰晶。以上的过程与大气中的温度和湿度有密切联系，在不同环境中形成的冰晶形状是有差异的。<ref group = "注">一般冰晶的形态与形成温度间的关系如下：板状或片状（0℃至-3℃、-9℃至-12℃、-18℃至-22℃）、针状（-3℃至-5℃）、柱状（-5℃至-9℃、-22℃以下）、星状（-12℃至-18℃）。</ref>在冰晶下降过程中会经过各种不同的温度和湿度的环境，因此最终形成的形状往往是各种基本形状的结合体。冰晶的大小与其在云层中停留的[[时间]]、温度和[[气压]]还有冰的过饱和程度有关。<ref>{{cite book
| author = Ivan Dubé
| title = From mm to cm... Study of snow/liquid water ratios in Quebec
| publisher = Unpublished Manuscript
| pages = 14-16
| url = http://www.meted.ucar.edu/norlat/snowdensity/from_mm_to_cm.pdf
| language = en |date=Dec 2003}}</ref>
== 融化与破裂 ==
冰晶受[[热]]后转化为[[液态]]水的过程一般称为“[[融化]]”。[[大气]]中冰晶雪花的融化率决定了地表面上的[[降水]]类型。在下降过程中，冰晶经过0[[摄氏度|℃]][[等温线]]时开始融化，大多数的冰晶在未融化时带有[[正电荷]]而融化时带电符号改变。
通过在处于不同融化阶段的冰晶置于-78.5℃的[[乙烷]]中冻结可以得知：冰晶融化的方式主要取决于晶体的初始类型，并可概括出两种基本方式：<ref>{{cite journal
| author = Knight, Charles A.
| title = Observations of the Morphology of Melting Snow
| journal = Journal of Atmospheric Sciences
| year = 1979
| volume = 36
| issue = 6
| pages = 1123-1132
| doi = 10.1175/1520-0469(1979)036<1123:OOTMOM>2.0.CO;2
| url = http://adsabs.harvard.edu/abs/1979JAtS...36.1123K
| language = en }}</ref>
* 柱状冰晶的融化：通常简单柱状冰晶开始时[[表面]]上的融化一致的，随后逐渐形成不同厚度的水层，在柱状晶的中心形成一个或两个明显的[[泡沫|气泡]]，再进一步融化时，产生的水会形成一个清晰的水滴，附着在水滴上的柱状晶体快速进入水滴中，最终形成一个[[球形]]滴。柱状冰晶融化水有收缩成一个或多个水滴的趋势，且趋向于收缩至最小[[表面积]]；
* 板状冰晶的融化：板状冰晶融化时，融化水形成覆盖于板上的光滑圆面。而板状冰晶则没有缩成单个水滴的趋势，而是从板状冰晶融化的水层形成[[凸透镜|双凸镜]]带冰状，限定冰晶的周边。
[[中国]][[气象学家]][[龚乃虎]]于1982年在美国[[犹他大学]]做“为延长冰晶生长的微物理[[风洞]][[实验]]”时获得了冰晶与温度、形状、大小、生长时间、下降[[速度]]及融化后[[质量]]的资料，并总结出冰晶在不同温度下融化的规律。<ref group = "注">由龚乃虎等总结的冰晶在不同温度下融化的规律：
* -4℃时，六角板状冰晶融化后仍为一个水滴；
* -5℃时，因为针状或鞘状冰晶容易粘附，当增长时间长时会有[[凇附现象]]，所以在融化后能产生多个小水滴；
* -7℃左右时，柱状冰晶融化呈[[椭球状]]并最终在[[张力]]作用下形成圆球水滴；
* -l0℃左右时，等距冰晶融化形成一个圆形水滴，在过冷水层内，当增长时间变长时，这种冰晶由于下降速度大会凇附很多过冷水，融化后水滴质量大；
* -l2℃左右时，六角板状冰晶融化为一个个水滴，若凇附有过冷水可形成一个大水滴或多个小水滴；
* -l5℃时，分枝状冰雪晶融化后中心形成一个大水滴，六个分枝形成六个小水滴，分枝状冰晶质量增长快，且在接近[[熔点]]时易于攀附，往往在融化时发生碎裂形成多个小水滴。</ref>在该实验中获得的数据见下表：
<center>
{| class="wikitable" style="width:80%"
|+ 垂直风洞内悬浮生长冰晶温度、生长时间、尺寸、含水量、融化后质量及破裂碎滴数<ref>{{cite journal
| author = 龚乃虎
| title = 关于冰晶雪花融化问题的研究——进展与展望
| journal = 高原气象
| date = 1999年8月
| volume = 18
| issue = 3
| pages = 368-376
| doi =
| url = http://www.cqvip.com/QK/91655X/199903/3771176.html
| language = zh-hans }}</ref>
|-
! rowspan = 2 | [[温度]]（[[摄氏度|℃]]） !! rowspan = 2 | 生长[[时间]] !! colspan = 2 align = "center" | 尺寸（[[毫米|mm]]）!! rowspan = 2 | 含水量<br>（LWC）!! rowspan = 2 | [[质量]]（[[微克|μg]]） !! rowspan = 2 | 下落[[速度]]<br>（[[厘米|cm]]/[[秒|s]]）!! rowspan = 2 | 融化前后滴数 !! rowspan = 2 | 备注
|- align="center"
| 2a||c
|- align="center"
| -4.2||13||0.15||0.13||0.5||0.5|| ||1:1||六角板
|- align="center"
| -4.5||19||0.1||0.7||0.5||2.15|| ||1:3||鞘凇
|- align="center"
| -4.9||10||0.08||0.44||0.5||1.1|| ||1:3||鞘状
|- align="center"
| -5.0||13||0.05||1.2||0.5||2.3|| ||2:14||双针状
|- align="center"
| -5.1||19||0.22||0.42||0.5||1.15||36||3:4||三叠合针状
|- align="center"
| -6.2||19||0.50||0.48||0.5||8.18||54||2:1||双柱凇晶
|- align="center"
| -8.5||13||0.22||0.2||0.5||1.8|| ||1:1||凇晶
|- align="center"
| -8.9||19||0.25||0.2||0.5||4.2|| ||1:1||凇晶
|- align="center"
| -10.6||25||1.25||0.95||0.8||49|| || ||等距+凇晶
|- align="center"
| -11.4||19||0.45||0.54||0.8||8.18|| ||1:2||六角凇晶
|- align="center"
| -12.3||19||0.9||0.5||0.8||11.5|| ||1:1||六角扇凇晶
|- align="center"
| -14.7||10||1.7||-||0.8||8.62|| ||1:18||分枝六角星
|}</center>
== 大气现象 ==
冰晶是多种大气现象的成因，这些大气现象主要包括[[云]]、[[降水]]及[[冰晕]]。[[气温]]达-5℃时高空中便会形成六角形的冰针。同时，[[韦格纳–伯杰龙–芬德森过程]]（Wegener–Bergeron–Findeisen process）继续进行，过冷水[[蒸发]]产生的蒸气在冰晶上凝华。若冰晶周围水气多，则垂直于光轴的六个角增长较快，就形成板状冰晶；若冰晶周围较[[干燥]]，则平行于光轴的两个底面增长较快，便形成柱状冰晶；若水气适中，则形成片状[[雪花]]，上述三者都以[[降雪]]的形式落向地面。但如果地面气温较高，雪降落过程中冰晶会发生融化，并相互[[碰撞]]合并为[[雨滴]]，成为[[降雨]]。
== 注释 ==
{{refbegin}}
<references group="注"/>
{{refend}}
== 参考文献 ==
{{refbegin}}
<references/>
{{refend}}
[[Category:天气现象]]