下雪的時候風景很美，但科學家和工藝美術家欣賞的是精美的雪花圖案。壹百多年前，冰川學家開始詳細描述雪花的形狀。
西方冰川學鼻祖丁多兒在他的經典冰川學著作中描述了他在洛紮峰上看到的雪花:“這些雪花...都是由小冰花組成的，每個冰花有六個花瓣，有的像蘇華壹樣釋放出美麗的小側舌，有的是圓形的，有的是箭頭形的，或之字形的，有的是完整的，有的是格子形的，但都沒有超出。
在中國，早在公元前100年的西漢文帝時代，就有壹個叫韓嬰的詩人，他寫了壹部《韓詩傳》，其中明確指出，“草木五花之處，獨雪花六片。”
雪花的基本形狀是六邊形，但自然界中幾乎沒有兩片完全相同的雪花，就像地球上沒有兩個完全相同的人壹樣。許多學者用顯微鏡觀察了成千上萬的雪花。這些研究最終表明，自然界中不可能形成形狀和大小完全相同、部分完全對稱的雪花。
在這些被人們觀察到的雪花中，即使是規則對稱的雪花也有畸形。雪花為什麽會變形？因為雪花周圍大氣中的水汽含量不可能各個方向都壹樣，只要稍有差別，水汽含量多的那壹面總是長得快。
世界上有很多雪花圖案的收藏者。他們像集郵愛好者壹樣收集各種雪花照片。壹位名叫本特利的美國人，壹生拍攝了近6000張照片。蘇聯的攝影愛好者西格山也是雪花照片的攝影師。他迷人的作品經常被工藝美術家用作結構圖案的模型。日本人中谷由次郎和他的同事們努力了20年，在日本北海道大學實驗室的寒冷房間裏，在日本北部雪原上的帳篷裏，拍攝並研究了數以千計的雪花。
然而，盡管雪花的形狀多種多樣，但它們保持不變，因此科學家有可能將它們歸類為上述七種形狀。在這七種形狀中，六角雪花和六棱柱雪花是雪花最基本的形態，其他五種只是這兩種基本形態的發展、蛻變或組合。
早在公元前西漢時期的《漢詩傳》中就指出:“凡多五花者，雪花獨六。”雪的基本形狀是六邊形。但在不同的環境下，它可以表現出各種形態。
世界上有很多雪花圖案的收藏者。他們收集各種雪花圖案。有人用壹生的時間拍攝了數千張張雪華的照片，發現有近6000種不同種類的雪花，但在他去世前，他認為這些只是大自然落入他手中的幾片雪花。有人說，沒有兩片大小形狀相同的雪花。
為什麽雪花的基本形態是六邊形片狀和柱狀？
這與水蒸氣凝結結晶時的結晶習性有關。水蒸氣凝結結晶的雪花和天然水凍結的冰屬於六方晶系。我們很容易被博物館裏純凈透明的水晶所吸引。晶體和冰晶壹樣，是六方晶系，但晶體是二氧化矽(SiO2)的結晶，冰晶是水(H2O)的結晶。
六方晶系有四個晶軸，其中三個輔助軸在壹個基面上，相互交叉成60°角，第四個軸(主晶軸)垂直於三個輔助軸形成的基面。六角系統最典型的代表，在幾何上就像壹個正六角柱體。水蒸氣凝結結晶時，如果主晶軸比其他三個副晶軸發展得慢，而且很短，那麽晶體就會形成片狀；如果主晶軸發展迅速，延伸時間長，那麽晶體就會形成柱狀。雪花壹般是六邊形的，因為晶體沿主軸的生長速度比沿三個副軸的生長速度慢得多。
各種雪花
對於壹片六邊形雪花來說，由於其表面曲率不同(凸、平、凹)，各表面的飽和水汽壓力也不同，所以它們之間產生了水汽密度梯度，使得水汽定向轉移。水汽輸送的方向是凸→平面→凹，即從曲率大的面到曲率小的面。六邊形雪花在六個角上的曲率最大，其次是邊緣部分的平面，中心部分的曲率最小。這樣，六邊形雪花總是處於定向水汽遷移的過程中。因為棱角上的水汽被輸送到邊緣和中心，棱角附近的水汽飽和度降低，導致升華。由於穩定的水蒸氣流，中心部分被冰飽和，導致升華。這種升華結晶的過程不斷進行，六邊形雪花逐漸演變成六邊形雪晶。(雪花上水汽遷移示意圖:圖42)
假設水蒸氣沒有向外輸送，這是壹種理想的情況。事實上，事物與周圍環境密切相關，空氣中總有或多或少的水汽。如果周圍空氣輸送的水汽較少，不足以將雪花棱角處的水汽量輸送到中心，那麽雪花向柱狀雪晶的發展過程就會繼續。在溫度低、水汽少的高緯度和極地地區，柱狀雪晶往往就是因為這個原因而落下。
當空氣中水汽飽和度高時，會出現另壹種情況。此時，周圍的空氣不斷向雪片輸送水汽，使雪片迅速凝結。凝結降低了雪花周圍空氣層中水汽的密度，進而促進了水汽從外層向內部的輸送。這樣，雪花就會長得很快。水汽快速輸送到雪花時，六個頂角首當其沖，水汽密度梯度最大。無法輸送到雪花內部的水蒸氣在頂角凝結結晶；這時，頂角會出現壹些突起和分支。當這些樹枝長到壹定程度，就會再次分枝。二級分枝與母枝都保持60°角，形成六角星形雪花。
在山區或極地的晴朗天氣裏，還可以看到壹根冰針，像寶石壹樣閃閃發光。人們稱之為鉆石粉。冰針的生長有兩個條件:壹個是嚴寒條件下(零下30℃以下)濕度很低時水蒸氣自發結晶的結果，另壹個是溫度高(零下5℃左右)、濕度大時，沿著雪花某個副軸所在的頂角特別迅速生長的產物，是雪花的異常發育。
天空中形成各種雪花晶體後，當其直徑達到50微米時，可以克服空氣的浮力開始明顯的向下運動，在優雅落下的同時繼續生長變化。這樣就有了各種形態的雪花。只要我們把它們收在黑色呢子或黑色天鵝絨上，就可以用肉眼初步識別它們的形狀。
雪花有多大？
詩人李白在描寫燕山雪花時有壹句著名的詩句:“燕山雪花大如席。”雪花真的有那麽大嗎？其實雪花很小。別說雪花科學史上沒有記載，就連“鵝毛大雪”也不容易遇到。
其實我們能看到的單個雪花的直徑壹般在0.5-3.0毫米之間，這樣微小的雪花只有在極其精確的分析天平上才能稱重，大約3000 ~ 10000個雪花加起來才壹克。據壹位科學家粗略統計，壹立方米雪中大約有60-80億片雪花，比地球總人口還多。
雪花晶體的大小完全取決於水蒸氣凝結結晶時的溫度。在嚴寒中形成的雪晶非常小，幾乎看不見。只有當它們在陽光下閃耀時，人們才發現它們像鉆石粉壹樣的存在。
據研究，溫度對雪晶的大小有影響:溫度為-36℃時，雪晶的平均面積為0.017m 2；溫度為-24℃時，平均面積為0.034平方毫米；溫度為-18℃時，平均面積為0.084 mm2，溫度為-6℃時為0.256 mm2，溫度為-3℃時，雪晶平均面積增加到0.811 mm2。
人們有壹種錯誤的感覺，這種感覺往往來自於壹些文學作品喜歡用“鵝毛大雪”來形容寒冷的天氣。其實“鵝毛大雪”是氣溫接近0℃時的產物，並不是氣候寒冷的象征。反之，雪花越大，當時的溫度越高。鵝毛大雪在三月九的寒冷中很少出現，只有在深秋初冬或冬末初春才有可能出現鵝毛大雪。所謂鵝毛雪，其實並不是雪花，而是由許多雪花粘在壹起形成的。單個雪花晶體，最大直徑不會超過10 mm，最多也就我們的指甲那麽大，稱不上鵝毛雪。
當溫度比較高的時候，雪花晶體很容易相互連接，這叫做雪花的合並。尤其是溫度接近0℃，空氣比合頁還潮濕的時候，雪花的歸並能力特別大，幾百片雪花可以歸並成壹片鵝毛大雪。所以，嚴格來說，鵝毛雪不能叫雪花，它只是許多雪花的聚合。
工業降雪
自古以來，上帝總是樂於下雪，卻不樂意。有什麽辦法能讓上帝根據人類的需求讓它下雪？
有壹種方法，這就是人工降雪。
天上的水汽變成雨雪有兩個條件。壹是它必須有壹定的水汽飽和度(主要與溫度有關)，二是它必須有凝結核。所以，人工降雪首先要天上有雲。沒有雲，就像巧婦難為無米之炊，更不會下雪。能下雪的雲是0℃以下的“冷雲”。在冷雲中，既有水汽凝結的小水滴，也有水汽凝結的小雪晶。但是它們都很小很輕。如果沒有條件繼續生長，它們只能像煙塵壹樣懸浮在空中，很難落下。冬天我們經常看到大塊的雲，卻看不到雪花飄下來，因為組成這些雲的雪晶太小，克服不了空氣的浮力，降水能力差。如果在雲中噴灑壹些顆粒物，促使雪晶快速生長，以克服空氣的浮力，這就是人工降雪的功勞。
噴什麽物質可以促進雪晶快速生長？早期人們各顯神通，用了很多有趣的方法。這些方法主要包括:在地面焚燒，向天空放大量煙霧；用大炮攻擊雲層；用風箏在雲中高飛，然後給風箏通電，閃出花朵；飛入雲層，噴射出液態水滴和塵埃顆粒。然而，這些方法的效果並不理想。直到1946，人們才發現，向冷雲中投擲微小的幹冰顆粒，可以形成數百萬個雪晶。1l年6月3日，有人在飛機上把幹冰顆粒撒在溫度為-20℃的積雲頂上，發現有雪從這塊雲上落下來。
這裏說的幹冰不是水凍的冰，而是二氧化碳的固態，很像冬天壓實的雪。幹冰的溫度很低，在-78.5℃以下。在冷雲中噴灑幹冰晶體就像散落的花朵，每個二氧化碳晶體都成為壹個戲劇性的冷卻中心，促使冷雲中的水蒸氣、小水滴和小雪晶迅速聚集在其周圍，凝結成更大的雪花。
現在碘化銀常用於人工降雪。碘化銀是壹種黃色的化學晶體，通常在感光材料中用作感光劑。碘化銀的晶體和雪晶的六方單體大小非常相似，它們單體中的原子排列也非常相似，它們之間的晶格間距也非常接近(碘化銀為4.58埃，雪晶為4.52埃)。因此，如果將碘化銀顆粒撒在降水能力差的雲層中，使其“假裝”取代雪晶，雲層中的水汽和水滴就可以凝結結晶在“假”晶上，成為雪花。
如何將這些凝聚的原子核擴散到雲中？現代人多是用大炮，把化學物質放在炮彈裏，然後用大炮把炮彈射向雲端。但這種方法噴灑不均勻，浪費了大量藥物，增加了人工降雪的成本。有些人把它們放在地球火箭裏，讓它們飛到雲層裏去噴。
壹般來說，人工降雪的成功率大於人工降雨。人工降雨可增加降雨量20%左右，人工降雪在高寒地區可增加降雨量30 ~ 40%。這是因為在高寒地區，溫度低，水汽容易達到飽和。同時，雪晶比雨滴更容易形成。只要在大氣中人為加入壹些晶核，就更容易促進降雪。