书城童书你不了解的气象季候
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第2章 气象形态(1)

人们常常看到天空有时万里无云,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?它又是由什么组成的?

飘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,从地面向上十几千米这层大气中,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。周而复始循环往复。

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益,则多余的水汽就凝结成小水滴;如果温度低于0益,则多余的水汽就凝华为小冰晶。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。

天空有各种不同颜色的云,有的洁白如絮,有的是乌黑一块,有的是灰蒙蒙一片,有的发出红色和紫色的光彩。这不同颜色的云究竟是怎么形成的呢?

我们所见到的各种云的厚薄相差很大,厚的可达七八千米,薄的只有几十米。有满布天空的层状云、孤立的积状云以及波状云等许多种。

很厚的层状云或者积雨云,太阳和月亮的光线很难透射过来,看上去云体就很黑;稍微薄一点的层状云和波状云,看起来是灰色,特别是波状云,云块边缘部分色彩更为灰白;很薄的云,光线容易透过,特别是由冰晶组成的薄云,云丝在阳光下显得特别明亮,带有丝状光泽,天空即使有这种层状云,地面物体在太阳和月亮光下仍会映出影子。

有时云层薄得几乎看不出来,但只要发现在日月附近有一个或几个大光环,仍然可以断定有云,这种云叫做“薄幕卷层云”。孤立的积状云,因云层比较厚,向阳的一面,光线几乎全部反射出来,因而看来是白色的;而背光的一面以及它的底部,光线就不容易透射过来,看起来比较灰黑。

日出和日落时,由于太阳光线是斜射过来的,穿过很厚的大气层,空气的分子、水汽和杂质,使得光线的短波部分大量散射,而红、橙色的长波部分,却散射得不多,因而照射到大气下层时,长波光特别是红光占着绝对的多数,这时不仅日出、日落方向的天空是红色的,就连被它照亮的云层底部和边缘也变成红色了。

由于云的组成有的是水滴,有的是冰晶,有的是两者混杂在一起的,因而日月光线通过时,还会形成各种美丽的光环或彩虹。

雨是从云中降落的水滴,陆地和海洋表面的水蒸发变成水蒸气,水蒸气上升到一定高度之后遇冷变成小水滴,这些小水滴组成了云,它们在云里互相碰撞,合并成大水滴,当它大到空气托不住的时候,就从云中落了下来,形成了雨。

地球上的水受到太阳光的照射之后,就变成水蒸气被蒸发到空气中去了。

水蒸气在高空遇到冷空气便凝聚成小水滴。这些小水滴都很小,直径只有0.0001~0.0002毫米,最大也只有0.002毫米。它们又小又轻,被空气中的上升气流托在空中。就是这些小水滴在空中聚成了云。这些小水滴要变成雨滴降到地面,它的体积要增大100多万倍。

这些小水滴是怎样使自己的体积增长到100多万倍的呢?它主要依靠两个手段:

其一是凝结和凝华增大。

其二是依靠云滴的碰撞并增大。

在雨滴形成的初期,云滴主要依靠不断吸收云体四周的水汽来使自己凝结和凝华。如果云体内的水汽能源源不断得到供应和补充,使云滴表面经常处于过饱和状态,那么,这种凝结过程将会继续下去,使云滴不断增大,成为雨滴。

但有时云内的水汽含量有限,在同一块云里,水汽往往供不应求,这样就不可能使每个云滴都增大为较大的雨滴,有些较小的云滴只好归并到较大的云滴中去。

雨的成因多种多样,它的表现形态也各具特色,有毛毛细雨,有连绵不断的阴雨,还有倾盆而下的阵雨。

雨水是人类生活中最重要的淡水资源,植物也要靠雨露的滋润而茁壮成长。

但暴雨造成的洪水也会给人类带来巨大的灾难。

随着人类工业化发展,工业废气大量排放到大气中形成所谓硫酸雨,它是由工业排放在空气中大量含有酸性物的气体所形成,具有腐蚀性。

雾是悬浮在近地面大气中的大量细微水滴(或冰晶)的可视集合体。

雾的出现,导致地面的水平能见度显着降低。按照世界气象组织规定,令能见度降低到1千米以下的称为雾,能见度在1~10千米的称为轻雾。常见的雾多为乳白色。在城市及工业区,因空气中污染物的影响可导致雾呈土黄色或灰色。冰雾则呈暗灰色。

雾的形成主要是空气中水汽达到(或接近)饱和,在凝结核上凝结而成。

雾的形成通常有两种途径:一是因空气温度降低而产生平流雾、辐射雾、上坡雾等;二是因空气中水汽增加而产生蒸发雾、锋面雾、生物雾等。

一般来说,秋冬早晨雾特别多,为什么呢?我们知道,当空气容纳水汽达到最大限度时,就达到了饱和。而气温愈高,空气中所能容纳的水汽也愈多。1立方米的空气,气温在4益时,最多能容纳的水汽量是6.36克;而气温是20益时,1立方米的空气中最多可以含水汽量是17.30克。如果空气中所含的水汽多于一定温度条件下的饱和水汽量,多余的水汽就会凝结出来,当足够多的水分子与空气中微小的灰尘颗粒结合在一起,同时水分子本身也会相互黏结,就变成小水滴或冰晶。空气中的水汽超过饱和量,凝结成水滴,这主要是气温降低造成的。

如果地面热量散失,温度下降,空气又相当潮湿,那么当它冷却到一定的程度时,空气中一部分的水汽就会凝结出来,变成很多小水滴,悬浮在近地面的空气层里,这就是雾。它和云都是由于温度下降而造成的,雾实际上也可以说是靠近地面的云。

白天温度比较高,空气中可容纳较多的水汽。但是到了夜间,温度下降了,空气中能容纳水汽的能力减少了,因此,一部分水汽会凝结成为雾。特别在秋冬季节,由于夜长,而且出现无云风小的机会较多,地面散热较夏天更迅速,以致地面温度急剧下降,这样就使得近地面空气中的水汽,容易在后半夜到早晨达到饱和而凝结成小水珠,形成雾。秋冬的清晨气温最低,便是雾最浓的时刻。

按照雾的微结构和温度,可将之分为暖雾、过冷雾和冰雾三种。暖雾由温度高于0益的水滴组成,过冷雾由温度低于0益的过冷水滴组成,冰雾由冰晶组成。其中过冷雾常能通过人工催化而被消除。

雾与未来天气的变化有着密切的关系。自古以来,我国劳动人民就懂得这个道理了,并反映在许多民间谚语里。如“黄梅有雾,船不问路。”这是说春夏之交的雾是雨的先兆,故民间又有“夏雾雨”

的说法。又如“雾大不见人,大胆洗衣裳。”这是说冬雾兆晴,秋雾也如此。

有些人锻炼身体很有°力,不论什么天气,从不间断。其实,有°力是好事,但天天坚持也未必正确,比如雾天锻炼就有些得不偿失。雾天,污染物与空气中的水汽相结合,将变得不易扩散与沉降,这使得污染物大部分聚集在人们经常活动的高度。而且,一些有害物质与水汽结合,会变得毒性更大,如二氧化硫变成硫酸或亚硫化物,氯气水解为氯化氢或次氯酸,氟化物水解为氟化氢。因此,雾天空气的污染比平时要严重得多。还有一个原因也需要强调一下,那就是组成雾核的颗粒很容易被人吸入,并容易在人体内滞留,而锻炼身体时吸入空气的量比平时多很多,这更加剧了有害物质对人体的损害程度。总之,雾天锻炼身体,对身体造成的损伤远比锻炼的好处大。因此,雾天不宜锻炼身体。

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。