Giáng sinh là thời điểm nhiệt độ ở nhiều vùng trên Trái đất xuống thấp, kết hợp với không khí lạnh và hơi nước nên thường có tuyết.
Tuyết là dạng kết tủa của tinh thể nước đá dưới áp suất không khí của Trái đất. Mùa đông nhiệt độ thấp, ở những nước hay có tuyết rơi nhiệt độ mặt đất thường xuống dưới 0 độ C, nhiệt độ trên các tầng mây vô cùng lạnh.
Tầng không khí càng trên cao thì nhiệt độ lại càng thấp, hơi nước ở những đám mây trực tiếp kết dính thành những bông tuyết nhỏ, khi những bông tuyết này nhiều lên sẽ nặng, khiến không khí lưu thông không thể “kéo” và rơi xuống mặt đất tạo nên hiện tượng tuyết rơi. Nếu như có luồng không khí tương đối mạnh lưu thông trên luồng không khí này thì những bông tuyết càng lớn hơn khi rơi xuống đất. Thông thường bông tuyết được sản sinh ở phần lạnh nhất của đám mây.
Như vậy, tuyết hình thành từ những hạt nước nhỏ li ti kết thành những hạt vật chất. Không giống mưa được tạo thành bởi những phân tử nước nhỏ gặp nhiệt độ thấp kết tạo thành hạt mưa, các tinh thể nước đá kết lại ở nhiệt độ thấp hơn, đóng thành băng ngay lập tức và tạo thành bông tuyết. Khi đủ nặng sẽ rơi xuống mặt đất.
Khi nhiệt độ của mây càng thấp thì hạt băng được ngưng kết càng đẹp. Thường thì các hạt băng có hình dạng mũi kim, dạng hình trụ hoặc hình tấm… nhưng dù với hình dạng nào đi nữa thì bông tuyết cũng luôn có 6 chi giác.
Bạn có thắc mắc vì sao bông tuyết có hình lục giác? Một bông tuyết có cấu tạo cơ bản từ nhiều phôi băng. Mỗi phôi băng lại do 5 phân tử nước kết hợp với nhau tạo thành. Trong đó, 4 phân tử nằm ở 4 góc của khối tứ diện, còn phân tử thứ 5 nằm ở trung tâm. Một bông tuyết gồm nhiều phôi băng kết hàng lại với nhau. Mỗi hình tròn là một phân tử nước. Đỉnh của hình tứ diện này nối với đáy của tứ diện kia tạo thành hình lục giác trong kết cấu của bông tuyết.
Tuy nhiên, nếu chỉ đơn giản là kết hợp các phôi nước ở trạng thái tĩnh thôi thì chưa hẳn đã có những bông hoa tuyết đối xứng. Các nhà khoa học cho biết, khi bay trong không trung, bản thân bông tuyết luôn xoay quanh trục của chính nó, vì vậy nó rất cân xứng và luôn giữ được hình dạng lục giác trong quá trình vận động.
Các hình dạng phổ biến của bông tuyết là dạng ngôi sao, dạng lăng trụ và hỗn hợp.
Nhiệt độ trên 0 độ C chắc chắn không có tuyết, nhưng dù thời tiết rất lạnh, có thể xuống dưới 0 độ C mà không khí khô thì bạn cũng không thể chiêm ngưỡng vẻ đẹp của những bông tuyết.
Tuyết chỉ rơi khi trong không khí còn một lượng hơi nước nhất định, khi trời không quá lạnh (vài ngày trước khi có tuyết rơi bầu trời thường giăng mây âm u). Không khí càng lạnh, bầu trời càng giữ được ít hơi nước bởi vì hầu hết hơi nước đã ngưng tụ hoặc thăng hoa thành mưa hay tuyết ở nhiệt độ cao hơn, do đó không còn đủ nước để đông tụ thành tuyết. Ngoài ra, để có tuyết rơi thì nhiệt độ thấp nhất định là dưới -10 độ C, ở trên các đám mây sẽ bắt đầu xuất hiện các tinh thể tuyết, chúng kết hợp lại với nhau tạo thành các đám tuyết rơi xuống đất.
Lý giải vì sao bông tuyết có màu trắng được hiểu đơn giản là khi tia sáng Mặt trời xâm nhập vào một hạt tuyết, nó sẽ nhanh chóng bị tán xạ bởi vô số những tinh thể băng và túi khí bên trong. Gần như toàn bộ tia sáng bị bật ngược trở lại và ra khỏi hạt tuyết vì thế tuyết giữ nguyên màu sắc của ánh sáng Mặt trời là màu trắng.
Vì sao tuyết tan lạnh hơn khi tuyết rơi? Lý do khá dễ hiểu là trong quá trình tuyết tan, cần phải hấp thu rất nhiều nhiệt lượng, do đó không khí càng trở nên lạnh hơn. Ngược lại, khi tuyết rơi hoặc nước kết băng, nước và tuyết sẽ phóng thích một số nhiệt lượng ra bên ngoài. Do đó, ta cảm thấy thời tiết trở nên ấm hơn trước đó. Thực ra cảm giác nóng hay lạnh chủ yếu quyết định bởi việc cơ thể con người tỏa ra nhiệt lượng hay hấp thu nhiệt lượng. Khi tuyết tan, cần phải hấp thụ một lượng lớn nhiệt lượng, không khí liền bị làm lạnh đi, cơ thể con người lại bị không khí làm lạnh. Hay nói cách khác là lúc đó tuyết hấp thụ nhiệt lượng từ không khí, không khí lại lấy nhiệt lượng từ con người, con người đương nhiên là cảm thấy lạnh. Ngược lại, khi tuyết rơi, thậm chí là khi tuyết đóng băng, nước sẽ tỏa ra nhiệt lượng, không khí cũng sẽ không quá lạnh nữa.
Theo các nhà khoa học, 1g băng tan chảy thành nước ở 0 độ C cần hấp thu 334,4 micron (80kcal) nhiệt lượng, cho nên khi một vùng lớn tuyết tan thì nhiệt lượng cần hấp thu cũng phải tương đương.
Tại sao tuyết lại rơi nhiều trong khi Trái Đất đang ấm lên? Trên thực tế, Trái đất đang ấm lên không có nghĩa tất cả mọi điểm trên nó cũng vậy. Nước tồn tại trên Trái đất ở cả ba dạng khác nhau: lỏng, rắn và hơi. Theo chu kỳ tuần hoàn thông thường của nước, nước ở đại dương bốc hơi lên, ngưng tụ thành mây, mây sẽ tạo mưa và mưa sẽ thấm xuống đất rồi chảy ra sông, biển. Khi nhiệt độ tăng, nước ở sông, biển, đại dương sẽ bốc hơi nhiều hơn và chúng ta sẽ có nhiều mây hơn, dẫn tới mưa và tuyết sẽ rơi xuống nhiều hơn tại một số nơi. Do vậy, hiện tượng ấm lên của Trái đất cũng là một trong các nguyên nhân cơ bản tạo ra các trận lũ lụt “nặng” ngày nay.