每一片雪花都不同，其结构有无穷多种变化。然而，尽管如此，雪花飘落地面的旅程却非常相似，甚至可以被人为预测。研究人员在追踪50多万片雪花飘落的轨迹后，发现了一个普适的数学模式，可以精确描述雪花如何在空中旋转。
美国犹他大学的大气科学家蒂姆·加勒特（Tim Garrett）研究雪花已有近十年的时间，最近他以通讯作者的身份在《流体物理学》（Physics of Fluids）上发表了一项新的研究。这些雪花十分微小，留存时间也很短，它们的行为看似无关紧要，但它们飘落的速度却是预测天气和气候的关键变量。即使在热带地区也是如此，因为绝大多数的降水，不管最终落在何方，都是从雪花开始的。
科学家通常会在实验室中以条件可控的方式研究雪花的运动，但这些条件并不能真实反映自然界的复杂性。几十年来，在野外仔细观察雪花飘落一直是大气科学家面临的一项挑战。为实现这一目标，加勒特与犹他大学的工程师迪拉杰· 库马尔·辛格（Dhiraj Kumar Singh）和埃里克·帕迪亚克（Eric Pardyjak）合作制造了一台仪器，用来测量落在加热板上单片雪花的质量、密度、面积和形状。
研究人员将这台仪器放置在摄像机和激光平面下，从而跟踪每片雪花的运动是如何被室外空气中的湍流影响。加勒特说：“我们能够让大气自我表达，而这种表现方式完全不受科学家控制。我认为这就是我们之所以能发现雪花的运动非常简洁优雅的原因。”研究人员发现，雪花的平均加速度（取决于其旋转的程度）与其斯托克斯数（Stokes number，它描述了物体对空气湍流变化的反应速度）呈线性相关。
例如，蓬松的宽片雪花比流线型的雪花更容易旋转。利用斯托克斯数，加勒特可以预测单片雪花在落下时的旋转幅度。研究小组由此惊讶地发现，在更大的范围内，尽管空气湍流、雪花形状和大小的变化范围很大，但平均来看，雪花的旋转分布却拟合出一条近乎完美的指数曲线——一种固定的数学模式。形成这种模式的原因目前仍是个谜。
但加勒特认为，它可能与空气湍流如何促使雪花在形状和尺寸上产生波动有关，这反过来又改变了它们对湍流的响应。美国明尼苏达大学的机械工程师洪嘉荣（Jiarong Hong，音译）说，仍需进一步研究才能评估这种数学模式的普适性。他补充道：“未来我们将研究这一结果对不同条件下捕获的雪花数据集结果的适用性，”其中包括不同的海拔和地面粗糙度。
如果证明这种模式确实普遍适用，加勒特认为，“那么这种简洁性就表明它会对应一个简洁的解释，我们只需找到它就好。”