天气的雪

如题所述

第1个回答  2016-05-10

在天空中运动的水汽怎样才能形成降雪呢?是不是温度低于零度就可以了?不是的,水汽想要结晶,形成降雪必须具备两个条件:
一个条件是水汽饱和。空气在某一个温度下所能包含的最大水汽量,叫做饱和水汽量。空气达到饱和时的温度,叫做露点。饱和的空气冷却到露点以下的温度时,空气里就有多余的水汽变成水滴或冰晶。因为冰面饱和水汽含量比水面要低,所以冰晶生长所要求的水汽饱和程度比水滴要低。也就是说,水滴必须在相对湿度(相对湿度是指空气中的实际水汽压与同温度下空气的饱和水汽压的比值)不小于100%时才能增长;而冰晶呢,往往相对湿度不足100%时也能增长。例如,空气温度为-20℃时,相对湿度只有80%,冰晶就能增长了。气温越低,冰晶增长所需要的湿度越小。因此,在高空低温环境里,冰晶比水滴更容易产生。
另一个条件是空气里必须有凝结核。有人做过试验,如果没有凝结核,空气里的水汽,过饱和到相对湿度500%以上的程度,才有可能凝聚成水滴。但这样大的过饱和现象在自然大气里是不会存在的。所以没有凝结核的话,我们地球上就很难能见到雨雪。凝结核是一些悬浮在空中的很微小的固体微粒。最理想的凝结核是那些吸收水分最强的物质微粒。比如说海盐、硫酸、氮和其它一些化学物质的微粒。所以我们有时才会见到天空中有云,却不见降雪,在这种情况下人们往往采用人工降雪。
不在天空里凝结的雪花:雪都是从天空中降落下来的,怎么会有不是在天空里凝结的雪花呢?
1779年冬天,俄国彼得堡的一家报纸,报道了一件十分有趣的新闻。这则新闻说,在一个舞会上,由于人多,又有成千上百支蜡烛的燃烧,使得舞厅里又热又闷,那些身体欠佳的夫人、小姐们几乎要在欢乐之神面前昏倒了。这时,有一个年轻男子跳上窗台,一拳打破了玻璃。于是,舞厅里意想不到地出现了奇迹,一朵朵美丽的雪花随着窗外寒冷的气流在大厅里翩翩起舞,飘落在闷热得发昏的人们的头发上和手上。有人好奇地冲出舞厅,想看看外面是不是下雪了。令人惊奇的是天空星光灿烂,新月银光如水。
那么,大厅里的雪花是从哪儿飞来的呢?这真是一个使人百思不解的问题。莫非有人在耍什么魔术?可是再高明的魔术师,也不可能在大厅里耍出雪花来。
后来,科学家才解开了这个迷。原来,舞厅里由于许多人的呼吸饱含了大量水汽,蜡烛的燃烧,又散布了很多凝结核。当窗外的冷空气破窗而入的时候,迫使大厅里的饱和水汽立即凝华结晶,变成雪花了。因此,只要具备下雪的条件,屋子里也会下雪的。 下雪时的景致美不胜收,但科学家和工艺美术师赞叹的还是小巧玲珑的雪花图案。远在一百多年前,冰川学家们已经开始详细描述雪花的形态了。
西方冰川学的鼻祖丁铎耳在他的古典冰川学著作里,这样描述他在罗扎峰上看到的雪花:“这些雪花……全是由小冰花组成的,每一朵小冰花都有六片花瓣,有些花瓣像山苏花一样放出美丽的小侧舌,有些是圆形的,有些又是箭形的,或是锯齿形的,有些是完整的,有些又呈格状,但都没有超出六瓣型的范围。”
在中国,早在公元前一百多年的西汉文帝时代,有位名叫韩婴的诗人,他写了一本《韩诗外传》,在书中明确指出,“凡草木花多五出,雪花独六出。”
雪花的基本形状是六角形,但是大自然中却几乎找不出两朵完全相同的雪花,就像地球上找不出两个完全相同的人一样。许多学者用显微镜观测过成千上万朵雪花,这些研究最后表明,形状、大小完全一样和各部分完全对称的雪花,在自然界中是无法形成的。
在已经被人们观测过的这些雪花中,再规则匀称的雪花,也有畸形的地方。为什么雪花会有畸形呢?因为雪花周围大气里的水汽含量不可能左右上下四面八方都是一样的,只要稍有差异,水汽含量多的一面总是要增长得快一些。
世界上有不少雪花图案搜集者,他们像集邮爱好者一样收集了各种各样的雪花照片。有个名叫宾特莱的美国人,花了毕生精力拍摄了近六千张照片。苏联的摄影爱好者西格尚,也是一位雪花照片的摄影家,他的令人销魂的作品经常被工艺美术师用来作为结构图案的模型。日本人中谷宇吉郎和他的同事们,在日本北海道大学实验室的冷房间里,在日本北方雪原上的帐篷里,含辛茹苦二十年,拍摄和研究了成千上万朵的雪花。
但是,尽管雪花的形状千姿百态,却万变不离其宗,所以科学家们才有可能把它们归纳为前面讲过的七种形状。在这七种形状中,六角形雪片和六棱柱状雪晶是雪花的最基本形态,其它五种不过是这两种基本形态的发展、变态或组合。 冬季,大雪纷飞,苍茫无际。人们在观赏玉树琼花之时,往往忽视了雪的作用。雪对人体健康有很多好处。《本草纲目》早有记载,雪水能解毒,治瘟疫。民间有用雪水治疗火烫伤、冻伤的单方。
经常用雪水洗澡,不仅能增强皮肤与身体的抵抗力,减少疾病,而且能促进血液循环,增强体质。如果长期饮用洁净的雪水,可益寿延年。这是那些深山老林中长寿老人长寿的“秘诀”之一。
雪为什么有如此奇特的功能呢?因为雪水中所含的重水比普通水中重水的数量要少1/4。重水能严重地抑制生物的生命过程。有人作过试验,鱼类在含重水30%—50%的水中很快就会死亡。雨雪形成最基本的条件是大气中要有“凝结核”存在,而大气中的尘埃、煤粒、矿物质等固体杂质则是最理想的凝结核。如果空气中水汽、温度等气象要素达到一定条件时,水汽就会在这些凝结核周围凝结成雪花。所以,雪花能大量清洗空气中的污染物质。故每当一次大雪过后空气就显得格外清新。
据测定,一般新雪的密度每立方厘米为0.05-0.10克。所以,地面积雪对音波的反射率极低,能吸收大量音波,能为减少噪音作出贡献。 雪花是一种美丽的结晶体,它在飘落过程中成团攀联在一起,就形成雪片。单个雪花的大小通常在0.05—4.6毫米之间。雪花很轻,单个重量只有0.2—0.5克。无论雪花怎样轻小,怎样奇妙万千,它的结晶体都是有规律的六角形,所以古人有“草木之花多五出,度雪花六出”的说法。雪花多么美丽而轻盈呀!我越来越喜欢雪花了,如果能够再次目睹大地白雪皑皑,绿树披银装,真是一件赏心悦目的趣事。
“瑞雪兆丰年”是我国广为流传的农谚。在北方,一层厚厚而疏松的积雪,像给小麦盖了一床御寒的棉被。雪中所寒的氮素,易被农作物吸收利用。雪水温度低,能冻死地表层越冬的害虫,也给农业生产带来好处。所以又有一句农谚“冬天麦盖三层被,来年枕着馒头睡。”
雪的作用很广,但雪对人类有很大的好处。首先是有利于农作物的生长发育。因雪的导热本领很差,土壤表面盖上一层雪被,可以减少土壤热量的外传,阻挡雪面上寒气的侵入,所以,受雪保护的庄稼可安全越冬。积雪还能为农作物储蓄水分。此外,雪还能增强土壤肥力。据测定,每1升雪水里,约含氮化物7.5克。雪水渗入土壤,就等于施了一次氮肥。用雪水喂养家畜家禽、灌溉庄稼都可收到明显的效益。
雪对人有利也有害处,在三四月份的仲春季节,如突然因寒潮侵袭而下了大雪。就会造成冻寒。所以农谚说:“腊雪是宝,春雪不好。” 积雪,好像一条奇妙的地毯,铺盖在大地上,使地面温度不致因冬季的严寒而降得太低。积雪的这种保温作用,是和它本身的特性分不开的。
我们都知道,冬天穿棉袄很暖和,穿棉袄为什么暖和呢?这是因为棉花的孔隙度很高,棉花孔隙里充填着许多空气,空气的导热性能很差,这层空气阻止了人体的热量向外扩散。覆盖在地球胸膛上的积雪很像棉花,雪花之间的孔隙度很高,就是钻进积雪孔隙里的这层空气,保护了地面温度不会降得很低。当然,积雪的保温功能是随着它的密度而随时在变化着的。这很像穿着新棉袄特别暖和,旧棉袄就不太暖和的情况一样。新雪的密度低,贮藏在里面的空气就多,保温作用就显得特别强。老雪呢,像旧棉袄似的,密度高,贮藏在里面的空气少,保温作用就弱了。
为什么物体里贮藏的空气越多,保温效果越强呢?
这是因为空气是不良导体的缘故。我们知道,任何一个物体,它本身都能通过热量,这种能够通过热量的性能,称做物体的导热性。在自然界常见的几种物质中,空气的导热性最差。所以物体里容纳的空气越多,它的导热性就越差。由于积雪里所能容纳的空气量变化幅度较大,因此,积雪的导热系数变化幅度也较大。一般刚下的新雪孔隙大,保温效应最好,到春天融雪后期,积雪为水所浸渍,这时它的导热系数就更接近于水了,积雪的保温作用便趋于消失。 人类短跑的世界冠军,不过每秒钟跑11米;动物界的短跑冠军猎豹在追捕猎物时出现的闪电般的速度,不过每秒钟跑30.5米;十二级的强大台风,不过每秒钟跑32.5米。但是雪崩却能够达到每秒钟97米的惊人程度。如,1970年秘鲁的大雪崩,雪崩在不到三分钟时间里飞跑了14.5公里路程。也就是说,每秒钟平均达到近90米的速度。
雪崩的破坏力十分强大,这主要和它的速度有关。高速运动的物体会产生强大的冲击力。一颗子弹,当你用手拿着它碰到人体时,一点也看不出它有什么危险。但是当它从枪筒里高速飞射出来时,能够把人置于死地。飞机最怕在空中与小鸟相撞,那是因为高速飞行的飞机常常会被小鸟撞破前舱的玻璃。
雪崩的冲击力量是非常惊人的。运动速度大的雪崩,能使每平方米的被打物体表面,承受40~50吨的力量。世界上根本就没有哪些物体,能够经受得住这样巨大的冲击力。即使是郁郁葱葱的森林,遇到高速运动的大雪崩,也会像理发推子推过我们的头顶一样,一扫而光。
雪崩造成灾害的另一个原因是雪崩引起的气浪。雪崩体在高速运动过程中,能够引起空气剧烈的振荡,在雪崩龙头前方造成强大的气浪。这种气浪有些类似于原子弹爆炸时的冲击波,力量是很大的。秘鲁1970年的大雪崩所引起的气浪,把地面上的岩石碎屑卷扬起来,竟使附近地方下了一场稀奇的“石雨”。
在陡岩或者河谷急转弯的地方,雪崩体很可能被阻停留下来。而雪崩气浪却很难停止,它会继续沿着雪崩运动的方向爬山越岭。因此,雪崩气浪的作用范围要比雪崩体大得多。雪崩气浪也能摧毁森林、房屋和其他工程设施。它越过交通线路时,甚至能倾覆车辆。人遇到它,即使刮不走,也会被它窒息而死。
雪崩同战争一样,带给人们的都是无穷的灾难,它们之间好似有不解之缘。

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