从分子水平讲，单一雪花的形成也是复杂的过程。在自然中，首先云层中的水蒸气压缩成水滴。即使温度降到冰点以下，大部分水滴也是以液体形态存在，因为它们需要一种微粒来凝结到上面。一旦液滴开始在一种中心粒子上结晶，这个过程就会加速。一旦形成晶核，周围水滴中的过冷水分子就会快速的凝结到晶核上，使其变成一种规则的几何形状。这时大结晶（也就是我们所谓的雪花）就会离开云层。Libbrecht估计雪花需要从周围吸收大约10万颗水滴。

这听起来或许很简单，但是Libbrecht和其他科学家发现，这些结晶条件的轻微改变，比如说云层湿度和温度，就能够带来不同形状的雪花。为了更好地了解这一动态过程，他意识到自己需要找到一种方式来观察雪花的真正形成过程。借助这一过程，Libbrecht已经确定了每种特定雪花形成的温湿度水平。他发现，拥有薄边缘的雪花增长更快，而且边缘会变得更加锋利，最终也会形成较大的雪花，而钝边缘的雪花则完全相反。

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