云層是雪花孕育的地方,雪花產生于云層中的這些小晶核,晶核生長的形狀有三種趨勢：長而細的六棱柱形晶柱、兩頭尖尖有如一根針的晶針和很薄的六邊形晶片.如果它們周圍的水氣濃度較低,冰晶的增長就很慢,而且各邊均勻增長；如果周圍水氣濃度較大,那么增長過程中不僅體積會增大,形狀也會改變,最常見的就是天空中飄落的六邊形雪花.為什么都傾向于六邊形呢?原來冰晶增長時要消耗附近的水氣,所以,越靠近冰晶的地方水氣越稀薄,稍遠處的水氣自然過來補充,它們首先遇到的就是正在向前伸展的尖角,于是,各個尖角迅速加長,逐漸成為樹枝狀.同樣原因,這些“樹枝”上又長出新小枝杈,周而復始就形成了我們所見到的六邊形雪花.形成雪花之前的冰晶受周圍環(huán)境的影響,位于底面上的正六邊形和側面長方體的晶體生長速度出現(xiàn)差異,形狀也相應發(fā)生變化,比如氣溫會給結晶的表面帶來微妙變化,接近0°C度時底面水平擴展成六邊形,-5°C時形成針狀,降到-5~-10°C時側面上開始生成正六棱柱體及側面鏤空的六棱柱體,-15°C時形成樹枝狀,在降至-10~-21°C時,正六邊形又開始擴展,繼而再生成六棱柱體.
周圍水蒸氣含量較少時,生成過程也較慢,而且不易出現(xiàn)復雜形狀.相反,水蒸氣含量越大,生成速度越快形狀也越復雜.被人們稱做“雪花”的樹枝狀雪晶往往生成于-15°C左右、含有大量水蒸氣的環(huán)境中.盡管晶體的形成速度取決于溫度及水蒸氣濃度,但空氣中的其他氣體也會影響它的形成.實驗表明,在只有水蒸氣的真空空間里形成的冰晶幾乎都有單三棱柱體,而在天空中形成的晶體則呈現(xiàn)針狀和六棱柱形狀.經過計算機計算可以再現(xiàn)冰晶向六個方向延伸的形狀,而中途分*,呈現(xiàn)樹枝狀的原因卻始終無法解釋,如照片所示,美妙無比的點對稱的分枝方式,其產生機理,至今仍是一個難解之謎.