云层是雪花孕育的地方,雪花产生于云层中的这些小晶核,晶核生长的形状有三种趋势：长而细的六棱柱形晶柱、两头尖尖有如一根针的晶针和很薄的六边形晶片.如果它们周围的水气浓度较低,冰晶的增长就很慢,而且各边均匀增长；如果周围水气浓度较大,那么增长过程中不仅体积会增大,形状也会改变,最常见的就是天空中飘落的六边形雪花.为什么都倾向于六边形呢?原来冰晶增长时要消耗附近的水气,所以,越靠近冰晶的地方水气越稀薄,稍远处的水气自然过来补充,它们首先遇到的就是正在向前伸展的尖角,于是,各个尖角迅速加长,逐渐成为树枝状.同样原因,这些“树枝”上又长出新小枝杈,周而复始就形成了我们所见到的六边形雪花.形成雪花之前的冰晶受周围环境的影响,位于底面上的正六边形和侧面长方体的晶体生长速度出现差异,形状也相应发生变化,比如气温会给结晶的表面带来微妙变化,接近0°C度时底面水平扩展成六边形,-5°C时形成针状,降到-5~-10°C时侧面上开始生成正六棱柱体及侧面镂空的六棱柱体,-15°C时形成树枝状,在降至-10~-21°C时,正六边形又开始扩展,继而再生成六棱柱体.
周围水蒸气含量较少时,生成过程也较慢,而且不易出现复杂形状.相反,水蒸气含量越大,生成速度越快形状也越复杂.被人们称做“雪花”的树枝状雪晶往往生成于-15°C左右、含有大量水蒸气的环境中.尽管晶体的形成速度取决于温度及水蒸气浓度,但空气中的其他气体也会影响它的形成.实验表明,在只有水蒸气的真空空间里形成的冰晶几乎都有单三棱柱体,而在天空中形成的晶体则呈现针状和六棱柱形状.经过计算机计算可以再现冰晶向六个方向延伸的形状,而中途分*,呈现树枝状的原因却始终无法解释,如照片所示,美妙无比的点对称的分枝方式,其产生机理,至今仍是一个难解之谜.