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第三章

31为什么台风的风眼中没有风

台风是范围很大的一团旋转的空气,中心气压很低,四周围的空气绕着它的中心以反时针方向快速地旋转。低层空气边旋转边向低压中心流动,空气流动速度越快,风速也越大。

在台风中心平均直径约为40公里的圆面积内,通常称为台风眼。由于台风眼外围的空气旋转得太厉害,在离心力的作用下,外面的空气不易进入到台风的中心区内,因此台风眼区就像由云墙包围的孤立的管子。它里面的空气几乎是不旋转的,风很微弱。

台风眼区外的空气,向低压中心旋进,它们挟带着大量的水蒸气,由于不易进入眼区,而在其外围上升,形成大片灰黑色臃肿高耸的云层,下着倾盆般的暴雨。而台风眼区内出现了下沉气流,因而云消雨散,夜间还能看到闪烁的星星。正如今年第5号台风威马逊的卫星图像所表现的那样,由于台风眼中一般是晴到少云天气,因而在卫星云图上呈黑色小圆点状。但台风眼移过后,天气将重新变得极为恶劣。

32为什么山区会出现焚风

“焚风”,顾名思义,就是火一样的风,是山区特有的天气现象。为什么山区会出现焚风呢?这是由于气流越过高山,出现下沉运动造成的。从气象学上讲,某一团空气从地面升到高空,每升高1000米,温度平均要下降6.5℃;相反,当一团空气从高空下沉到地面的时候,每下降1000米,温度约平均升高6.5℃。这就是说,当空气从海拔4000-5000米的高山下降至地面时,温度就会升高20℃以上,会使凉爽的气候顿时热起来。这就是产生“焚风”的原因。

焚风”在世界很多山区都能见到,但以欧洲的阿尔卑斯山,美洲的落基山,原苏联的高加索最为有名。阿尔卑斯山脉在刮焚风的日子里,白天温度可突然升高20℃以上,初春的天气会变得像盛夏一样,不仅热,而且十分干燥,经常发生火灾。强烈的焚风吹起来,能使树木的叶片焦枯,土地龟裂,造成严重旱灾。

焚风有时也能给人们带来益处。北美的落基山,冬季积雪深厚,春天焚风一吹,不要多久,积雪会全部融化,大地长满了茂盛的青草,为家畜提供了草场,因而当地人把它称为“吃雪者”。程度较轻的焚风,能增高当地热量,可以提早玉米和果树的成熟期,所以原苏联高加索和塔什干绿洲的居民,干脆把它叫做“玉蜀黍风”。

在我国,焚风地区也到处可见,但不如上述地区明显。如天山南北、秦岭脚下、川南丘陵、金沙江河谷、大小兴安岭、太行山下、皖南山区都能见到其踪迹。

33大气中为什么会出现晕

“晕”的出现虽然让人感到奇妙和异常,其实它是大气中的一种物理现象。当冰晶云存在时,云幕上日、月周围出现的圆形光弧,叫“晕”(hale)。它是由悬浮于大气中的冰晶对日、月光的反射和折射形成的物理现象。色序与副虹相同,即外紫内红。以太阳为中心的,称为“日晕”,以月亮为中心的,称为“月晕”。常见的晕有22度晕和46度晕。

晕与天气变化也有一定的关系。天气谚语云:“日晕三更雨,月晕午时风”。天空里有晕出现,表示观测站处在气旋的前端,距地面暖锋约几百公里。随着地面暖锋向观测站移动,伴随而来的天空将是云层愈来愈低,风力愈来愈大,并逐渐开始降水。但当气旋边缘经过时,则不一定有雨,而可能只是风力增强,风向改变。

此外,在热带气旋外缘,如果有卷层云存在,也会形成晕。所以在台风季节,低纬度地区看到天空有卷层云和晕存在时,台风将可能来临。

34共振的幽灵

任何物体产生振动后,由于其本身的构成、大小、形状等物理特性,原先以多种频率开始的振动,渐渐会固定在某一频率上振动,这个频率叫做该物体的“固有频率”,因为它与该物体的物理特性有关。当人们从外界再给这个物体加上一个振动(称为策动)时,如果策动力的频率与该物体的固有频率正好相同,物体振动的振幅达到最大,这种现象叫做“共振”。物体产生共振时,由于它能从外界的策动源处取得最多的能量,往往会产生一些意想不到的后果。

18世纪中叶,法国昂热市一座102米长的大桥上有一队士兵经过。当他们在指挥官的口令下迈着整齐的步伐过桥时,桥梁突然断裂,造成226名官兵和行人丧生。究其原因是共振造成的。因为大队士兵迈正步走的频率正好与大桥的固有频率一致,使桥的振动加强,当它的振幅达到最大以至超过桥梁的抗压力时,桥就断了。类似的事件还发生在俄国和美国等地。鉴于成队士兵正步走过桥时容易造成桥的共振,所以后来各国都规定大队人马过桥,要便步通过。

在我国的史籍中也有不少共振的记载。唐朝开元年间,洛阳有一个姓刘的和尚,他的房间内挂着一幅磬,常敲磬解烦。有一天,刘和尚没有敲磬,磬却自动响起来了。这使他大为惊奇,终于惊扰成疾。他的一位好朋友曹绍夔是宫廷的乐令,不但能弹一手好琵琶,而且精通音律(即通晓声学理论),闻讯前来探望刘和尚。经过一番观察,他发现每当寺院里的钟响起来时,和尚房里的磬也跟着响了。丁是曹绍夔拿出刀来把磬磨去几处,从此以后就不再自鸣了。他告诉刘和尚,这磬的音律(即现在所谓的固有频率)和寺院的钟的音律一致,敲钟时由于共振,磬也就响了。将磬磨去几处就是改变它的音律,这样就不会引起共鸣。和尚恍然大悟,病也随之痊愈了。

登山运动员登山时严禁大声喊叫。因为喊叫声中某一频率若正好与山上积雪的固有频率相吻合,就会因共振引起雪崩,其后果十分严重。

35海浪为什么迎岸而来

在海岸上极目望去,波涛汹涌的海浪总是垂直于海岸线迎面袭来,从来没有见过沿海岸线前进的海浪,这是为什么?

海面上的波浪在深海处传播的速度总是比浅海处的传播速度快,越是近海岸,海水越浅,波浪的速度越慢。若用虚线AB表示海岸附近深水域与淡水域的分界线,那么在深水域中,海浪在第1、2、3……、11秒走过的距离较大(因为速度快),因此,线条之间的间隔大;在浅水域中,同样花费1秒钟时间,海浪经过的距离短,表现为线条之间的间隔小。因此,在分界线处发生了海浪的波长和传播方向的改变,海浪的传播方向变得渐渐垂直于海岸线了。由于越靠近海岸的海水越浅,因此,海浪的速度也渐渐慢下来,这就使它的传播方向越来越垂直于海岸线。当我们站在海岸面向大海时,由于看到的海浪都是以垂直于海岸线的方向一排排袭来,我们就感到海浪是迎你而来的。

在远离海岸的大海深处,海浪的行进方向取决于海风与海流的方向,并不一定朝观察者迎面而来。

36船吸现象

1912年秋天,“奥林匹克”号正在大海上航行,在距离这艘当时世界上最大远洋轮的100米处,有一艘比它小得多的铁甲巡洋舰“豪克”号正在向前疾驶,两艘船似乎在比赛,彼此靠得较拢,平行着驶向前方。忽然,正在疾驶中的“豪克”号好像被大船吸引似地,一点也不服从舵手的操纵,竟一头向“奥林匹克”号闯去。最后,“豪克”号的船头撞在“奥林匹克”号的船舷上,撞出个大洞,酿成一件重大海难事故。

我们知道,根据流体力学的伯努利原理,流体的压强与它的流速有关,流速越大,压强越小;反之亦然。用这个原理来审视这次事故,就不难找出事故的原因了。原来,当两艘船平行着向前航行时,在两艘船中间的水比外侧的水流得快,中间水对两船内侧的压强,也就比外侧对两船外侧的压强要小。于是,在外侧水的压力作用下,两船渐渐靠近,最后相撞。又由于“豪克”号较小,在同样大小压力的作用下,它向两船中间靠拢时速度要快得多,因此,造成了“豪克”号撞击“奥林匹克”号的事故。现在航海上把这种现象称为“船吸现象”。

鉴于这类海难事故不断发生,而且轮船和军舰越造越大,一旦发生撞船事故,它们的危害性也越大,因此,世界海事组织对这种情况下航海规则都作了严格的规定,它们包括两船同向行驶时,彼此必须保持多大的间隔,在通过狭窄地段时,小船与大船彼此应作怎样的规避,等等。

37高科技炮弹有哪些

对于炮弹,人们一般只知道它具有爆炸杀伤、破坏的功效,却不知炮弹在高科技的巧妙“催化”作用下已具备多种特殊的功能。可以预见,在未来的高技术战争中,炮弹家族将大显神威。

制导炮弹制导炮弹可以说是炮弹与导弹的“混血儿”。它像普通炮弹那样由火炮发射,也像导弹那样捕捉和跟踪目标。被誉为“打了不用管”的末制导炮弹和末敏炮弹,射程远,威力大,价格低,命中率高,具有子母弹的打击能力,还具有破甲弹、动能弹的攻击方式,在万马千军中拿下装甲目标的“首级”,如探囊取物一般容易。

窃听炮弹它是利用震动声音传感器窃听战场目标信息的。弹体内装有一个震动声音传感器,发射至目标区域后,能自动探测不同类型的声响,并能自动将目标的声音转换成电信号发送给控制中心,再还原成声音信号。这种炮弹对目标的分辨能力很强,而且不受地形和气候的限制,具有及时、隐蔽和不间断的目标侦探和监控功能,从而扩大了战场信息探测的时空范围。

电视侦察炮弹这种炮弹是以微型化电视摄像机和袖珍电视为主体组成。当火炮将其发射至目的地以后,弹中的摄像机开始工作,将拍摄到的战场实况通过微型发射机传输回去,整个侦察过程犹如电视台的实况转播那样直观。

电子目标破坏弹现代战场上,雷达、无线电等设备是指挥官的“耳目”,也是电磁波的发源地。此种炮弹专门用于寻找和破坏电子目标,一旦对方发射电磁波信号,该炮弹就会沿着辐射信号直奔其通信枢纽和指挥所。此时,即使电台停止工作,炮弹也能根据记忆装置的指令直捣目标。

强光致盲炮弹这种炮弹是通过辐射极强的闪光来破坏敌人各种侦察器材上的光学敏感元件和传感器的,从而使敌人双目失明丧失战斗力。发射手段可以用普通榴弹炮、迫击炮或航空炸弹,甚至可以用手榴弹投掷。

干扰炮弹这是一种用来干扰敌方通信联络和信息传递的弹种,其类型有通信干扰弹和声音干扰弹两种,通信干扰弹能对运行中的指挥通信网实施有效干扰,使其通信网络产生混乱,在不良气候和气温条件下特别适用。声音干扰弹是专门用于干扰敌方指挥信息接收的弹种,它能将敌方人员发出的各种指挥口令,重新编排成与原内容相反的口令,再用敌方人员同样的声音发送出去,以此干扰敌方战斗人员执行口令,使之真假难辨。

诱饵炮弹这是一种通过辐射强大的红外线能量,来制造一个与所保护目标相同的红外辐射源,以诱骗敌方红外制导导弹上当受骗的炮弹。诱饵炮弹有烟火型、复合型、燃烧型等类型,各种类型的诱饵弹均能制造与目标相同的红外辐射源,以对付敌方导弹的攻击。

反机动特种炮弹这种炮弹主要采用了两种技术:一种是抗摩擦力技术。这种炮弹的弹内装入大量高性能的润滑剂,用大炮或飞机发射到敌人的重要战略地域后,由于摩擦力大大减少,会使得敌方飞机无法起飞、列车脱轨、车辆失控等;有些超级粘性物质又有极强的粘胶作用,一旦人员或装备沾染了这种粘性物质后,就会被牢牢地粘在原地而无法解脱。另一种是采用特种化学剂。当弹丸在目标区爆炸后,可撒布大量的特殊功能的微粒战剂,它对人员不会造成任何伤害,但是当飞机、坦克、车辆等燃料箱或发动机一旦吸入,燃料的正常燃烧过程就会受到破坏,发动机就会被迫停止工作。

38威力无比的核武器

在第二次世界大战即将结束时,出现了一种给日本人民带来沉重灾难的大规模杀伤武器。

1945年8月6日清晨,在日本广岛这个仅有二十四万人口的城市,居民和往日一样平静地生活着。突然,随着急促的嗡嗡声,一架美国军用飞机飞入市区上空。在这之前,虽然已发出了空袭警报,然而人们在战争环境下对警报已习以为常,有人甚至误认为是来了一架侦察机,所以大部分人没有及时进入防空洞躲避。

这架美国飞机不是侦察机,而是一架B-29型轰炸机。这次,它只投下了一颗炸弹,然后就拼命逃离了广岛上空。那颗黑色大炸弹带着降落伞慢慢落向市中心,离地面还有五六百米时,急剧地爆炸了。

爆炸的瞬间,先是耀眼的强光一闪,随即是天崩地裂的爆炸声。紧接着出现一个大火球,逐渐上升。翻滚和扩大,变成一团暗棕色的烟云。地面上的尘土、碎石被扬起卷入空中,形成一个粗大的尘柱,并急速追赶上升的烟云团,最后两者会合成一个高大的蘑菇烟云;顿时,广岛市烟尘滚滚,房倒屋塌,成了一片火海,死伤人员达20万。占总人口五分之四以上。

这颗黑色大炸弹就是原子弹。由于日本法西斯拒不投降,美国政府决定用刚刚研制成功的原子弹袭击日本城市。在广岛被摧毁的三天以后,另一个日本城市--长崎,也遭受了同样的厄运。

原子弹为什么会有这样大的杀伤和破坏威力呢?说来也怪,它无与伦比的威力,竟来自小得人眼看不见的原子核中释放出来的能量。

大家知道,世界上所有物质都是由原子组成的。原子很小,一粒灰尘中就包括有几十亿个原子。而每个原子中间都有一个带正电的原子核。

原子核中具有的能量比一般化学反应产生的能量大几百万倍。当原子核发生裂变或聚变时,都能将其中的丰富能量释放出来。例如1克铀在裂变时,它的原子核产生的爆炸力相当于20吨TNT炸药的能量。

人们通过实验发现,一个铀原子分裂时能放出许多中子(原子核就是由带正电的质子和不带电的中子组成的),而这些中子又能击破别的原子,产生更多的中子,依次延续下去,这种现象叫做连锁反应,或者链式反应。原子弹就是利用原子核裂变的连锁反应来爆炸的。

为了实现核爆炸,即维持裂变的连锁反应,就必须有足够的核装药(如铀、钚)等,因为核装药数量少时,体积也就小,所产生的中子如果没有击中别的原子核,就有可能跑到核装药外面去,使链式反应中断。这种保证链式反应正常进行所需要的核装药的最小数量,叫做“临界质量”。

原子弹的结构与临界质量有一定的关系。核装药(如铀235)分成了好几块,并间隔一定距离放在弹体中,而每一块核装药都必须小于“临界质量”。这是为了防止在原子弹的制造和储存过程中,由于意外原因使中子进入核装药而引起核爆炸所采取的安全措施。

在核装药的外面包了一层坚固的能反射中子的材料,其作用是将过早跑出来的中子反射回去,以提高链式反应的速度。在核装药的中间装有能产生中子的中子原,在反射层外面装着起爆装置。起爆装置与装在核装药外面的炸药以电路相连。

需要原子弹爆炸时,先由起爆装置点燃雷管,进而引爆炸药,在炸药爆炸产生的高压作用下,将分成几块的核装药压合在一起,使核装药达到“临界质量”。与此同时,中子原放出中子,使核装药发生链式反应,于是原子弹就爆炸了。

原子核的裂变反应能放出巨大的能量,这是获得核能的一种方法,后来,人们在研究太阳发光的秘密时发现,“氢”元素的原子核在极高的温度下聚合成较重元素的原子核时,也能释放出巨大的能量。这种释放能量的方法,叫做“核聚变反应”或“热核反应”。

但是,核聚变反应比核裂变反应更复杂一些,它在反应时需要几千万度的高温。因此,长期以来,人们认为只有在太阳上才能满足这样的条件。直到原子弹爆炸成功后,用人工方法实现核聚变反应的愿望才得以实现。

这种产生核聚变反应的装置,实际上就是后来出现的氢弹。

由于氢弹是用原子弹作为引爆的“扳机”,所以它的结构与原子弹有些相似之处,好比是在氢弹内装了一个原子弹和发生核聚变反应的热核装料。原子弹爆炸后,在弹内产生极高的温度,从而引起热核装药的聚变反应,使氢弹发生爆炸。

氢弹爆炸时释放出的能量要比原子弹大得多,而且由于热核装药没有“临界质量”的限制,所以可根据需要制造威力特别大的氢弹。1952年爆炸的世界上第一颗氢弹,它所释放出的能量相当于投向广岛的那颗原子弹的五百倍。

核爆炸时产生的破坏和杀伤力与一般的武器弹药不同,它主要包括冲击波、光辐射。贯穿辐射、放射性沾染和核爆炸电磁脉冲五个方面,其中尤以冲击波和光辐射的破坏作用最大。冲击波的速度很高,约为一般强台风风速的好几倍。它既能使建筑物倒塌,又能使人体受到严重伤害。

光辐射能在大范围内引起物体燃烧,使人员受到严重烧伤。此外,它还能辐射出强烈的X射线和紫外线起杀伤破坏作用。

为了打破超级大国对核武器的垄断,保卫世界和平和祖国的安全,我国已先后研制成功了原子弹和氢弹,成为拥有核武器的国家之一。

39动物为什么不会迷失方向

两项新的研究揭示了动物是如何利用自身固有的“指南针”来识别方向的。研究人员发现迁徙的海龟是依靠地域性磁场引导它们在北大西洋中游动的。海龟通过沿着一个被称为北大西洋环流的循环流动系统确定自身的方位,避免了进入危险的寒冷水域中。来自美国佛罗里达州东部的海龟幼仔在一进入大海后,就开始漫长的迁徙。它们游向环绕着马尾藻海域的北大西洋环流,并用几年的时间沿着该环流游动。

科学家把海龟放置在一个大水缸中,水缸由计算机控制的线圈环绕着,以此来研究海龟幼仔对不同磁场的反应。每个海龟身上装有一个电子跟踪仪,可以记录下海龟的位置。海龟可以通过改变它们游动的方向,对磁场中的某些变化做出反应。

在另一项对赞比亚地下鼹鼠的研究中,捷克和德国的研究人员发现在名为上丘脑的大脑结构中有些神经细胞是这种动物生物“指南针”的一部分。这些细胞组对不同磁场方向会做出有选择性的反应。鼹鼠利用这些磁感觉信息合成了一幅它们周围环境的心理地形图,而其它的动物用不同感官信息来达到同样的地形图。

40太空育种的原理是什么

经历过太空遨游的农作物种子,返回地面种植后,不仅植株明显增高增粗,果型增大,产量比原来普遍增长而且品质也大为提高。

太空环境对植物基因产生影响已经得到各国科学家的证实。但是对太空育种原理的解释仍在争论之中。

科学家认为,太空育种主要是通过强辐射,微重力和高真空等太空综合环境因素诱发植物种子的基因变异。由于亿万年来地球植物的形态、生理和进化始终深受地球重力的影响,一旦进入失重状态,同时受到其他物理辐射的作用,将更有可能产生在地面上难以获得的基因变异。综合太空辐射、微重力和高真空等因素的太空环境对植物种子的生理和遗传性壮具有强烈影响,但是究竟主要是那些因素产生影响,以及如何产生影响,至今还没有定论。

41风是怎样形成的

大气为什么会运动?是什么力量驱使它运动的呢?原因是错综复杂的。水平的风,垂直的升降气流,不规则的乱流运动,都各有其复杂的成因。这里先就风的成因谈起吧。

自从十七世纪出现了气压表,指出空气有重量因而有压力这个事实以后,为人们寻找风的奥秘提供了开窍的钥匙。十九世纪初,有人根据各地气压与风的观测资料,画出了第一张气压与风的分布图。这种图不仅显示了风从气压高的区域吹向气压低的区域,而且还指明了风的行进路线并不直接从高气压区吹向低气压区,而是一个向右偏斜的角度。

一百多年来,人们抓住气压与风的关系这一条从实践中得来的线索,进一步深入探究,总结出一套比较完整的关于风的理论。风朝什么地方吹?为什么风有时候刮起来特别迅猛有劲,而有时候却懒散无力,销声匿迹?这完全是由气压高低、气温冷暖等大气内部矛盾运动的客观规律在支配着的。人们不仅用这种规律来解释风的起因,而且还用这些规律来预测风的行踪。

42云是怎样形成的

人们常常看到天空有时碧空无云,有时白云朵朵,有时又是乌云密布。为什么天上有时有云,有时又没有云呢?云究竟是怎样形成的呢?它又是由有什么组成的?

漂浮在天空中的云彩是由许多细小的水滴或冰晶组成的,有的是由小水滴或小冰晶混合在一起组成的。有时也包含一些较大的雨滴及冰、雪粒,云的底部不接触地面,并有一定厚度。

云的形成主要是由水汽凝结造成的。

我们都知道,从地面向上十几公里这层大气中,越靠近地面,温度越高,空气也越稠密;越往高空,温度越低,空气也越稀薄。

另一方面,江河湖海的水面,以及土壤和动、植物的水分,随时蒸发到空中变成水汽。水汽进入大气后,成云致雨,或凝聚为霜露,然后又返回地面,渗入土壤或流入江河湖海。以后又再蒸发(升华),再凝结(凝华)下降。周而复始,循环不已。

水汽从蒸发表面进入低层大气后,这里的温度高,所容纳的水汽较多,如果这些湿热的空气被抬升,温度就会逐渐降低,到了一定高度,空气中的水汽就会达到饱和。如果空气继续被抬升,就会有多余的水汽析出。如果那里的温度高于0摄氏度,则多余的水汽就凝结成小水滴;如果温度低于0摄氏度,则多余的水汽就凝化为小冰晶。在这些小水滴和小冰晶逐渐增多并达到人眼能辨认的程度时,就是云了。

43雨是怎样形成的

我们已经知道,云是由许多小水滴和小冰晶组成的,雨滴和雪花就是由它们增长变大而成的。那么,小水滴和小冰晶在云内是怎样增长变大的呢?

在水云中,云滴都是小水滴。它们主要是靠继续凝结和互相碰撞并合而增大的。因此,在水云里,云滴要增大到雨滴的大小,首先需要云很厚,云滴浓密,含水量多,这样,它才能继续凝结增长;其次,在水云内还需要存在较强的垂直运动,这样才能增加多次碰撞并合的机会。而在比较薄的和比较稳定的水云中,云滴没有足够的凝结和并合增长的机会,只能引起多云、阴天,不大会下雨。

在各种不同的云内,其云滴大小的分布是各不相同的,造成云滴大小不均的原因就是周围空气中水汽的转移以及云滴的蒸发。使云滴增长的因素是凝结过程和碰撞并和过程,在只有凝结作用的情况下,云滴的大小是均匀的,但由于水汽的补充,使某些云滴有所增长,再加上并和作用的结果,就使较大的云滴继续增长变大成为雨滴。雨滴受地心引力的作用而下降,当有上升气流时,就会有一个向上的力加在雨滴上,使其下降的速度变慢,并且一些小雨滴还可能被带上去。只有当雨滴增大到一定的程度时,才能下降到地面,形成降雨。

44雪是怎样形成的

我们都知道,云是由许多小水滴和小冰晶组成的,雨滴和雪花是由这些小水滴和小冰晶增长变大而成的。那么,雪是怎么形成的呢?

在水云中,云滴都是小水滴。它们主要是靠继续凝结和互相碰撞并合而增大成为雨滴的。

冰云是由微小的冰晶组成的。这些小冰晶在相互碰撞时,冰晶表面会增热而有些融化,并且会互相沾合又重新冻结起来。这样重复多次,冰晶便增大了。另外,在云内也有水汽,所以冰晶也能靠凝华继续增长。但是,冰云一般都很高,而且也不厚,在那里水汽不多,凝华增长很慢,相互碰撞的机会也不多,所以不能增长到很大而形成降水。即使引起了降水,也往往在下降途中被蒸发掉,很少能落到地面。

最有利于云滴增长的是混合云。混合云是由小冰晶和过冷却水滴共同组成的。当一团空气对于冰晶说来已经达到饱和的时候,对于水滴说来却还没有达到饱和。这时云中的水汽向冰晶表面上凝华,而过冷却水滴却在蒸发,这时就产生了冰晶从过冷却水滴上“吸附”水汽的现象。在这种情况下,冰晶增长得很快。另外,过冷却水是很不稳定的。一碰它,它就要冻结起来。所以,在混合云里,当过冷却水滴和冰晶相碰撞的时候,就会冻结沾附在冰晶表面上,使它迅速增大。当小冰晶增大到能够克服空气的阻力和浮力时,便落到地面,这就是雪花。

在初春和秋末,靠近地面的空气在0℃以上,但是这层空气不厚,温度也不很高,会使雪花没有来得及完全融化就落到了地面。这叫做降“湿雪”,或“雨雪并降”。这种现象在气象学里叫“雨夹雪”。

同样雪的大小也按降水量分类.雪可分为小雪,中雪和大雪三类。

45雾是怎样形成的

雾和云都是由浮游在空中的小水滴或冰晶组成的水汽凝结物,只是雾生成在大气的近地面层中,而云生成在大气的较高层而已。雾既然是水汽凝结物,因此应从造成水汽凝结的条件中寻找它的成因。大气中水汽达到饱和的原因不外两个:一是由于蒸发,增加了大气中的水汽;另一是由于空气自身的冷却。对于雾来说冷却更重要。当空气中有凝结核时,饱和空气如继续有水汽增加或继续冶却,便会发生凝结。凝结的水滴如使水平能见度降低到1千米以内时,雾就形成了。

另外,过大的风速和强烈的扰动不利于雾的生成。

因此,凡是在有利于空气低层冷却的地区,如果水汽充分,风力微和,大气层结稳定,并有大量的凝结核存在,便最容易生成雾。一般在工业区和城市中心形成雾的机会更多,因为那里有丰富的凝结核存在。

46露是怎样形成的

在温暖季节的清晨,人们在路边的草,树叶及农作物上经常可以看到的露珠,露也不是从天空中降下来的。露的形成原因和过程与霜一样,只不过它形成时的温度在0摄氏度以上罢了。

在0摄氏度以上,空气因冷却而达到水汽饱和时的温度叫做“露点温度”。在温暖季节里,夜间地面物体强烈辐射冷却的时候,与物体表面相接触的空气温度下降,在它降到“露点”以后就有多余的水汽析出。因为这时温度在0摄氏度以上,这些多余的水汽就凝结成水滴附着在地面物体上,这就是露。

露和霜一样,也大都出现于天气晴朗、无风或微风的夜晚。同时,容易有露形成的物体,也往往是表面积相对地大的、表面粗糙的、导热性不良的物体。有时,在上半夜形成了露,下半夜温度继续降低,使物体上的露珠冻结起来,这叫做冻露。有人把它归入霜的一类,但是它的形成过程是与霜不同的。

露一般在夜间形成,日出以后,温度升高,露就蒸发消失了。

在农作物生长的季节里,常有露出现。它对农业生产是有益的。在我国北方的夏季,蒸发很快,遇到缺雨干旱时,农作物的叶子有时白天被晒得卷缩发干,但是夜间有露,叶子就又恢复了原状。人们常把“雨露”并称,就是这个道理。

47霜是怎样形成的

在寒冷季节的清晨,草叶上、土块上常常会覆盖着一层霜的结晶。它们在初升起的阳光照耀下闪闪发光,待太阳升高后就融化了。人们常常把这种现象叫“下霜”。翻翻日历,每年10月下旬,总有“霜降”这个节气。我们看到过降雪,也看到过降雨,可是谁也没有看到过降霜。其实,霜不是从天空降下来的,而是在近地面层的空气里形成的。

霜是一种白色的冰晶,多形成于夜间。少数情况下,在日落以前太阳斜照的时候也能开始形成。通常,日出后不久霜就融化了。但是在天气严寒的时候或者在背阴的地方,霜也能终日不消。

霜本身对植物既没有害处,也没有益处。通常人们所说的“霜害”,实际上是在形成霜的同时产生的“冻害”。

霜的形成不仅和当时的天气条件有关,而且与所附着的物体的属性也有关。当物体表面的温度很低,而物体表面附近的空气温度却比较高,那么在空气和物体表面之间有一个温度差,如果物体表面与空气之间的温度差主要是由物体表面辐射冷却造成的,则在较暖的空气和较冷的物体表面相接触时空气就会冷却,达到水汽过饱和的时候多余的水汽就会析出。如果温度在0摄氏度以下,则多余的水汽就在物体表面上凝华为冰晶,这就是霜。因此霜总是在有利于物体表面辐射冷却的天气条件下形成。

另外,云对地面物体夜间的辐射冷却是有妨碍的,天空有云不利于霜的形成,因此,霜大都出现在晴朗的夜晚,也就是地面辐射冷却强烈的时候。

此外,风对于霜的形成也有影响。有微风的时候,空气缓慢地流过冷物体表面,不断地供应着水汽,有利于霜的形成。但是,风大的时候,由于空气流动得很快,接触冷物体表面的时间太短,同时风大的时候,上下层的空气容易互相混合,不利于温度降低,从而也会妨碍霜的形成。大致说来,当风速达到3级或3级以上时,霜就不容易形成了。

因此,霜一般形成在寒冷季节里晴朗、微风或无风的夜晚。

霜的形成,不仅和上述天气条件有关,而且和地面物体的属性有关。霜是在辐射冷却的物体表面上形成的,所以物体表面越容易辐射散热并迅速冷却,在它上面就越容易形成霜。同类物体,在同样条件下,假如质量相同,其内部含有的热量也就相同。如果夜间它们同时辐射散热,那末,在同一时间内表面积较大的物体散热较多,冷却得较快,在它上面就更容易有霜形成。这就是说,一种物体,如果与其质量相比,表面积相对大的,那么在它上面就容易形成霜。草叶很轻,表面积却较大,所以草叶上就容易形成霜。另外,物体表面粗糙的,要比表面光滑的更有利于辐射散热,所以在表面粗糙的物体上更容易形成霜,如土块。

霜的消失有两种方式:一是升华为水汽,一是融化成水。最常见的是日出以后因温度升高而融化消失。霜所融化的水,对农作物有一定好处。

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