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最近，一種叫做“天氣瓶”的小玩意兒又在網(wǎng)絡(luò)上流行起來。網(wǎng)上的介紹說，這種裝在玻璃瓶里的透明溶液會(huì)隨著天氣的變化長(zhǎng)出各種漂亮的結(jié)晶，從結(jié)晶的形態(tài)還能看出是否要陰天下雨。這個(gè)小瓶子真有反映天氣的神奇功能嗎？

一個(gè)典型的天氣瓶（風(fēng)暴瓶）。圖片來源：getdatgadget.com

大約在18世紀(jì)末期，一種被叫做“風(fēng)暴瓶”的天氣預(yù)報(bào)器出現(xiàn)了，隨后在19世紀(jì)還得到了不少科學(xué)界人士的改進(jìn)。在風(fēng)暴瓶的“研發(fā)史”上，最值得一提的人物是菲茨羅伊船長(zhǎng)，正是他指揮的三桅帆船“小獵犬號(hào)”帶著達(dá)爾文進(jìn)行了那次著名的環(huán)球考察。而少有人知的是，菲茨羅伊船長(zhǎng)還是一位氣象學(xué)家，他進(jìn)行了很多天氣預(yù)報(bào)和監(jiān)測(cè)工作。

菲茨羅伊也確定了風(fēng)暴瓶的基本配方：蒸餾水、乙醇、樟腦、硝酸鉀與氯化銨，并將它用在了小獵犬號(hào)的航行當(dāng)中。

根據(jù)當(dāng)時(shí)的記載，人們相信這種配方的風(fēng)暴瓶可以預(yù)測(cè)晴天、多云、風(fēng)暴、大霧以及下雪等多種天氣狀況。據(jù)說判斷天氣的方法也非常簡(jiǎn)單：如果瓶中清澈，那就會(huì)是晴天；如果呈現(xiàn)云狀，那就代表多云；倘若云狀液體還拖著星狀分布的沉淀，那就是風(fēng)暴要來了。

同一瓶溶液，為什么會(huì)出現(xiàn)不同的結(jié)晶形態(tài)？

晶體生長(zhǎng)受很多細(xì)節(jié)因素影響。一般來說，分析晶體生長(zhǎng)的情況，主要需要考慮溶質(zhì)自身的特性、溶液體系、溶質(zhì)濃度、溫度以及溫變速率等參數(shù)，實(shí)驗(yàn)室里長(zhǎng)晶體（注：長(zhǎng)zhang，培養(yǎng)晶體）通常也都是從這些參數(shù)著手，添加不良溶劑、揮發(fā)、降溫、控制晶核都是常見的方法；有時(shí)候，電場(chǎng)、磁場(chǎng)、加壓等方式也會(huì)用于調(diào)整晶體生長(zhǎng)。但即便如此，還是會(huì)出現(xiàn)很多意外，比如一粒肉眼看不見的PM2.5灰塵掉落到過飽和溶液里，這個(gè)突然出現(xiàn)的晶核就可能立即打亂之前的所有工作。

具體到天氣瓶來說，到底有哪些因素影響著它的結(jié)晶呢？日本科學(xué)家長(zhǎng)島和茂帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)曾專門進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)天氣瓶的結(jié)晶條件和結(jié)晶成分進(jìn)行了驗(yàn)證。X射線衍射結(jié)果顯示，天氣瓶中美麗的結(jié)晶就是樟腦晶體，氯化銨與硝酸鉀在這個(gè)體系中并不會(huì)發(fā)生結(jié)晶，但它們的存在有助于形成晶核。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，環(huán)境電場(chǎng)、磁場(chǎng)、濕度、氣壓這些因素對(duì)瓶中晶體的生長(zhǎng)都沒有影響，真正造成影響的主要因素就是環(huán)境溫度以及溫度變化的速率。