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雪花的形成需要三个基本条件。首先是温度必须低于零摄氏度，这样水蒸气才能直接凝华成冰。其次需要充足的水蒸气，为雪花提供形成的原料。最后需要凝结核，也就是空气中的微小颗粒，如灰尘或花粉，作为冰晶形成的起始点。
凝华是水蒸气直接转化为冰晶的物理过程。在气态时，水分子运动非常剧烈。当温度降低时，分子运动逐渐减缓。在足够低的温度下，水蒸气分子会跳过液态，直接排列成有序的六角形冰晶结构，同时释放出潜热能量。
凝结核是冰晶形成的关键。空气中的微小颗粒，如灰尘、花粉或盐粒，为水蒸气分子提供了结晶的起始点。水蒸气分子首先在这些颗粒表面聚集，然后按照水分子的天然结构排列成六角形对称的冰晶。这种六角形结构是由水分子之间的氢键决定的。
雪花的生长主要通过两种方式进行。第一种是水蒸气继续在已有冰晶上凝华，分子逐层附着，逐渐形成复杂的分支结构。第二种是多个小冰晶在空中碰撞并聚合在一起，形成更大的雪花。这个过程中，雪花会发展出独特而复杂的几何形状。
雪花形成是一个完整的大气过程。首先，地面的水蒸气受热上升，在高空遇冷凝华成小冰晶。这些冰晶在云层中继续生长，形成复杂的雪花结构。随后雪花开始下降，在下降过程中可能会继续生长或发生形状变化，最终到达地面。整个过程中，温度和湿度的垂直分布起着关键作用。