不知道是不是存心给在丹麦的哥本哈根讨论着的全球变暖的气候问题“上眼药”，今年冬天东北贼冷，据说其他地方也差不多。在这样一个严冬之中，晨霜暮雪自然也时常光顾我们这个北国冰城，每天在上下班的路上，它们在给我增添了很多寒意的同时，倒也给我带来了更多感悟科学道理的机会。

        我每天步行去实验室，都要在科学园的园林里面走大约10分钟，这一段既有寻常的柏油路，也有一段是走在低矮的松柏树丛墙之间，路上还要过一个横跨马家沟的小桥，走过垂柳掩映的林荫路，再经过一段被落叶松林和草坪夹在其中的道路，才能到达我的实验室。如果是气压较高的晴好天气，这一路空气是比较好的，如果是低气压的雾霾天气，科学园里面照样被烟雾笼罩，这段绿地却也不会带来多少额外的清新空气。不过雾霾天气也有它独到的好处，那就是给我一个观察和感悟霜华的机会。雾霾天气一般气压都比较低，但温度不一定很低，空气的湿度略大（水汽比较充沛），有这种天气的夜晚和清晨，地面上经常会有一层薄霜，而松柏的针叶上也有白色的霜华，外面橱窗的玻璃和小桥的铁栏杆上更有明显的一层霜，呈现出很对称的花样，很是漂亮。有时如果碰巧路过一个正冒着腾腾“热气”的马葫芦（窨井），还会在它上方的树枝上看到平时难得看到的雾凇景观。看到这些东西，我偶尔也有找个相机拍下来留念的冲动，但更多的时候是在试图总结这里面的规律并领悟其中的道理。虽然类似这些自然现象的规律早已被人总结过了，道理似乎也已经清楚明白地写在书上了，我还是更喜欢自己动一动脑，用自己的知识去理解它，尽量去享受一下顿悟那一瞬间的美妙感受。下面就说说我对霜华的感悟。当然由于我不是在做专业化的学术研究，没有专门去观测过霜形成的具体过程，只能试图根据物理知识做些分析。

       霜的形成是一个凝华过程，更准确地说霜是水蒸气在地表附近物体表面上发生凝华后形成的细小的冰晶。那么按照这个基本的理解，要形成霜，就需要比较充沛的水汽，所以一般都是湿度大、气压低的雾霾天气才最容易有霜。这些水蒸气有了，它们可以先以气态处在空气中或者在空气中直接凝结成微小的液滴形成雾（所以会有雾霾），要要结霜，还必须要有附着的物体，而且水蒸气“落到”物体上还有两种可能：一种是凝结成液滴，叫露水（既然是水，温度应该还在0°C以上）；还有一种便是凝华形成的霜了，这时温度必须在0°C以下。

      从物理学的角度去想，气态的水凝华下来，是必须要放出一些能量（凝华热）的，如果物体不能把凝华所放出的热量及时带走，那么物体表面的温度就会升高，继续凝华就有困难，可能根本长不出我们所能看到的霜粒或霜花，所以物体表面必须要有一定的散热能力，这种散热可以是热传导，也可以是辐射和对流。

      前面我所描述（看到）的这些物体中，树墙松针上的霜华很有意思，是高处多、低处少，表面通风处多，里面不通风处少，我感觉导致这样现象出现有两个原因：一个是水汽的供给，另一个是散热的难易。显然，通风处水汽供给容易，散热也容易（无论是对流还是辐射），所以霜华就多些。也正是由于这个原因，我可以不用去吉林市区的松花江边（那里的雾凇是最美的，但我只去欣赏过一次），站在马葫芦的边上就可以欣赏雾凇奇观，因为马葫芦一方面可以提供非常充沛的水汽，同时也有一个比较好的空气对流环境，这一它上方的树枝上才容易形成雾凇。相比之下，地面的情况比较简单，相同材质的路面，霜的厚度倒是差不多。那些矩形截面的铁皮栏杆比较有意思，象下围棋一样，呈现出一种“金角银边烂肚皮”的特征，角部最密集，其次是棱边，平面最少。这可以从单位表面所面向的开放空间不同去理解，面向的开放空间大，则水汽来源充沛、散热容易，所以凝结得多，反之则少。

       值得注意的是，平面（金属或玻璃表面）上的霜也会出现类似雪花的分瓣的花样，而且多是呈扁平状态附着的，这是由于这些固体有较高的热导率，在其表面散热容易，所以可以沿着某些方向迅速生长，长成比一般有机质（如松针）表面的霜粒大得对哦的霜花。我小的时候曾经注意到，如果水汽比较充足的房间温度远高于窗外，在单层玻璃窗上可以形成很厚的霜花，而且这种霜花可以形成芭蕉林或者玉米地那样更加漂亮的图案，现在想想，应该是窗玻璃附近表面处空气对流促进了更宏观尺度的霜花的形成。

      以上这些对霜华的感悟，归结起来主要是传质和传热这两个物理过程，不过值得注意的是，在凝结霜的初期，还有一个很重要的冰晶核的形成过程，只有晶核达到了一定的尺寸，后续的凝华过程才能不断下去，形成可见的霜粒和霜花。所以适当的表面状态和表面温度都是很重要的因素，只有表面温度够低、水在表面上容易凝结或凝华时，才能开始，物体本身温度与大气温度差大些，会更有利。