在冬季的早晨，土块上、草叶上经常会覆盖着一层白色的晶体，这就是我们经常说的霜。这些在朝阳照射下闪闪发光的晶体，会在太阳升高后慢慢地消融掉，人们将这种现象称为“下霜”。其实霜并不像雪和雨那样从天而降，而是在临近地面的空气中形成的，再加上其一般都形成于深夜或者凌晨，所以很多人都看到过下雪，也看到过下雨，却很少有人看到“下霜”。
那么霜是怎么形成的呢？关于这个问题，很多人的第一就是气温要低。是的，低气温是霜形成的重要条件，但不是唯一条件。科学研究发现，霜的形成不仅和当时的天气条件有关，而且还和所附着物体的属性有很大关系。物体表面温度，其附近空气温度却比较高，这样在物体表面和空气之间就会形成一个温度差。假如这个温度差主要是由物体表面辐射冷却造成的，那么在较冷的物体表面就会冷却周围较暖的空气，达到水汽过饱和的时候就会有多余的水汽从空气中析出。假如这个时候物体表面的温度低于0°C，那么析出的水汽便会在其上凝为冰晶，霜也就形成了。所以霜总是会在有利于物体表面辐射冷却的天气条件下形成。
另外，虽然霜不是从云中掉落下来的，其形成却也在一定程度上受到云彩的影响。因为云会妨碍地面物体夜间的辐射冷却，天空有云的时候不利于霜的形成。所以很多时候霜都会出现在晴朗的寒夜，因为这个时候地面辐射冷却最强烈，更有利于霜的形成。
此外，在霜的形成过程中，风也是一个不可忽视的因素。有微风的时候，空气会缓慢地流经物体表面，这样一来就能不间断地供应水汽，有利于霜的形成。但是假如风很大，导致空气流动的速度非常快，就会导致水汽和物体冰冷的表面接触时间变短；同时，风速过大的时候，上下层的空气很容易混合，这样一来不利于降温，最终也会阻碍霜的形成。研究发现，当风速达到3级或者3级以上的时候，形成霜的几率就会大大下降。
所以，寒冷季节里的晴朗、微风或者无风的夜晚才会出现霜的踪迹。
其实霜的形成不仅和上述天气天气条件有关，其也和地面物体的属性有着千丝万缕的联系。前面我们已经说过，霜是在辐射冷却的物体表面上形成的，也就是说，当一个物体表面越容易辐射散热和迅速地冷却下来，那么在其表面就越容易形成霜。同类物体，在同样的条件下，假如质量相同，那么其内部含有的热量也就相同。假如在夜间这些物体同时向外辐射热量，那么在同一时间内，表面面积越大的物体其散发的热量就越多，自身冷却的速度也就越快，那么它的表面也就越容易形成霜。草的叶子很轻，但是表面积却比较大，所以我们经常会在寒冷的早晨发现草叶上的有霜。另外，表面粗糙的物体要比表面光滑的物体更容易向外辐射散热，所以很多表面比较粗造的物体上更容易形成霜，比如土块。
霜形成以后，一般会通过两种方式消失：一是融化成水，二是升华为水汽。我们经常会见到霜在日出之后因为气温回升而融化消失。
值得注意的是，霜的出现意味着当地夜间天气寒冷并晴朗，局部大气相对比较稳定，地面辐射降温比较强烈。而这种情况一般出现在冷气团笼罩的时候，所以霜出现后的几天天气往往比较晴好。中国民间有“霜重见晴天”的谚语，说得就是这个道理。
作者：李洁
本作品为“科普中国-科学原理一点通”原创 转载时务请注明出处
