雪的結晶為什麼是六角形?

琥珀
琥珀雪的結晶,每一個都是六角形呢。明明沒有人設計,真是不可思議。
30秒看懂答案
琥珀我用30秒整理了六角形的祕密喔。

雪的結晶會是六角形,是因為在冰裡,水分子排列成會形成六角形的樣子。小小的冰粒會先長成六角柱,再從它的6個角長出枝來。6根枝在同樣的空氣中一起落下,所以會長成很相似的形狀。

長出6根枝的雪結晶放大照片
放大拍攝的雪結晶。從6個角長出形狀很相似的枝。照片:Alexey Kljatov / CC BY 2.0 / 維基共享資源

根源是分子的排列方式

雪的結晶不是雨滴凍成的,而是在雲裡,空氣中的水蒸氣直接變成冰而形成的。在冰裡,水分子像手牽手一樣互相連結,排列成帶有六角形空隙的樣子。這種排列方式,就是雪的結晶呈現六角形的根源。

先是小小的六角柱

在雲裡誕生的小冰粒,會先變成被平坦的面包圍的六角柱。水分子不容易附著在分子排列整齊平滑的面上,那些面長得慢,所以會一直保持平坦。就這樣,小到眼睛看不見的分子排列,變成了看得見的六角形。

從角長出6根枝

結晶變大以後,周圍空氣中的水蒸氣會漸漸不夠。尖尖的角比較容易接收從遠處來的水蒸氣,所以長得比其他部分快。於是從6個角長出枝來,變成大家熟悉的雪結晶形狀。

圖:雪結晶長大的順序
從冰粒變成結晶小小的冰粒在雲裡誕生六角柱被平坦的面包圍從角長出6根枝尖角長得比較快6根枝在同樣的空氣中用同樣的方式長大
琥珀
琥珀原來尖尖的角,比較容易接收水蒸氣呢。

6根枝長得一樣的原因

6根枝長得很像,並不是因為枝和枝之間會互相聯絡。在小小的結晶裡,每一根枝受到的溫度和濕度幾乎都一樣,所以會用同樣的方式長大。每個結晶在雲裡經過的路徑都不同,所以每一個的形狀都不一樣。

想知道更多

  • 據說枝向外大大展開的結晶,在零下15℃左右最容易形成。依溫度不同,結晶也可能不是長成扁平的板狀,而是長成像柱子一樣的形狀。
  • 據說實際降下的雪裡,形狀崩掉的結晶比漂亮的六角形結晶多得多。
  • 雪看起來是白色的,是因為光在透明冰結晶的表面往各個方向反射。
琥珀
琥珀分子的排列是六角形的根源,6根枝則是在同樣的空氣中一起長大的呢。

三選一小測驗

雪花為什麼是六角形?

看答案
  1. 水分子排成六角形
  2. 雨滴結冰後裂開
  3. 角被風削掉了

水分子排成六角形 因為在冰裡,水分子排列成六角形。小冰粒先長成六角柱,再從它的角長出枝狀的結構。

參考資料

  1. Frequently Asked Questions about Snow CrystalsCalifornia Institute of Technology(カリフォルニア工科大学, Kenneth G. Libbrecht)(英文)
  2. Why do snowflakes crystallize into such intricate structures?Scientific American(米国大気研究センター Charles A. Knight の解説)(英文)

本文內容是在 2026-10-03 確認上列資料後撰寫的。隨著研究進展,說明也可能改變。照片的出處標示在各照片下方。