由于冰晶是六角形的，所以冰晶結合成的雪花也是六角形的。空氣中有大量的水汽，水汽在空氣中如果遇到零度以下的氣溫，就會結成冰晶。冰晶是很小很小的，呈六角形。當冰晶在空氣中漂浮時，碰到水汽就會使冰晶不斷變大而成為雪花。
《韓詩外傳》曾記載：“凡草木花多五出，雪花獨六出。”即雪花是六瓣、六角形的。其實這和水汽凝華結晶時的晶體習性有關，水汽凝華結晶成的雪花和天然水凍結的冰都屬于六方晶系。水晶也和冰晶一樣，是六方晶系中的一種，不同的是，水晶是一氧化硅的結晶，而冰晶是水的結晶。
六方晶系由四個結晶軸構成，其中三個輔軸在一個基面上，互相以60°的角度相交，第四軸(主晶軸)與三個輔軸所形成的基面垂直。當水汽凝華結晶時，倘若主晶軸發育得比另外三個輔軸快，并且延伸很長，那么晶體就會形成柱狀；而如果主晶軸發育慢，且很短，那么晶體就形成片狀。雪花之所以都是六角形，是因為它沿主晶軸方向晶體生長的速度要比沿三個輔軸方向慢得多。
除六邊形雪花之外，科學家們還發現了自然界中三角形雪花的存在。為揭開謎底，科學家們在實驗室中模擬與自然降雪相似的條件以制造雪花，通過記錄各種不同形狀的雪花晶體，最終發現，一些三角形雪花晶體仍然有六個邊，只是因為它們都由三長三短的六條邊構成，所以看上去像三角形。科學家指出，這種情況一般是由于雪花在降落的過程中，微小的塵埃顆粒等雜質會使雪花的某個邊緣產生傾側，在風力作用下，向下傾側的邊緣會生長得更快，從而形成三角形。
雖然雪花的基本形狀是六角形，但在細微形態上卻存在很多差別。世界上很多雪花圖案搜集者，他們拍攝了成千上萬張雪花照片，發現了大量不同的雪花。雪花的魅力在于雖然它的基本形狀都是六角形，但是在大自然中卻幾乎找不出兩朵完全相同的雪花，如同地球上找不出兩個完全相同的人一樣。
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