书城科普奇妙的天气(探索神秘的大自然)
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第18章 雨、雪和雾(1)

云中降落的水滴——雨

云中降落的水滴——雨简单地说,雨其实就是从云中降落的水滴。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,植物也要靠雨水的滋润而茁壮成长。但暴雨造成的洪水也会给人类带来巨大的灾难。

地球上的水受到太阳光的照射后,就变成水蒸气被蒸发到空气中去了。水汽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0.01~0.02毫米,最大也只有0.2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2个手段,①凝结和凝华增大;②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。

如果云内出现水滴和冰晶共存的情况,那么,这种凝结和凝华增大过程将大大加快。当云中的云滴增大到一定程度时,由于大云滴的体积和重量不断增加,它们在下降过程中不仅能赶上那些速度较慢的小云滴,而且还会“吞并”更多的小云滴而使自己壮大起来。当大云滴越长越大,最后大到空气再也托不住它时,便从云中直落到地面,成为我们常见的雨水。

为测定降雨量的大小,气象工作人员在地面观测场的露天放置一个直径为20厘米的金属圆筒雨量器,它一天24小时所接收到的雨量就是日降雨量,可用量杯量出。我国中央气象局规定:凡日降雨量在10毫米以下的称为小雨,10~25毫米为中雨,25~50毫米为大雨,50毫米以上称为暴雨。我国暴雨强度最大、雨量最多的地方是台湾省。1967年10月17日,台湾省的新寮地区曾发生过雨量达1672毫米的纪录,接近非洲南部留尼旺岛日降雨量1870毫米的世界纪录。

1.雨的好处与坏处

首先,我们讲一下雨的好处。

(1)雨是地球水循环不可缺少的一部分,是几乎所有的远离河流的陆生植物补给淡水的重要方法。

(2)雨可以灌溉农作物,利于植树造林。

(3)雨能够减少空气中的灰尘,能够降低气温。

(4)降雨利于水库蓄水,可以补充地下水,可以补充河流水量利于发电和航运。

(5)降雨可以隔绝嘈杂的世界,营造安宁的环境,可以催眠,可以洗刷街道。

那么,雨的坏处都有哪些呢?

(1)过多的降雨会影响植物生长。

(2)我国长江中下游地区每逢梅雨季节,就会出现一段持续较长的阴沉多雨天气,此时百物极易获潮霉烂。

(3)雷阵雨来袭时,往往会出现狂风大作、雷雨交加的天气现象。大风来时飞沙走石,掀翻屋顶吹倒墙。风雨之中,街上的东西随风起舞,被吹得到处都是,甚至还会连根拔起大树。

(5)持续的雨天也会影响人的情绪,使人觉得烦闷、压抑。

(6)雨下多了会导致交通堵塞。

(7)雨或多或少侵蚀着许多建筑物。

2.连绵不断的梅雨

连绵不断的梅雨造成街道积水居住在长江中下游的人们,往往有这样的体验:晴雨多变的春天一过,初夏随着而来,但不久,天空又会云层密布,阴雨连绵,有时还会夹带着一阵阵暴雨。这就是人们常说的“梅雨”季节来临了。

那么,梅雨是怎么形成的呢?

我国长江中下游地区,通常每年6月中旬到7月上旬前后,是梅雨季节。天空连日阴沉,降水连绵不断,时大时小。所以我国南方流行着这样的谚语:“雨打黄梅头,四十五日无日头。”持续连绵的阴雨、温高湿大是梅雨的主要特征。

与同纬度地区的气候迥然不同,梅雨是指一定地区和一定季节内发生的天气和气候现象。研究发现,欧亚大陆在北纬20°~40°,为副热带高压和西风带交替控制的地带。大陆西岸,夏季受副热带南压东侧下沉气流控制,天气晴朗少云,气候炎热干燥;冬季在西风带影响下,从大西洋带来暖湿空气,形成较多的降水,使气候变得温和多雨。即表现为副热带夏干冬湿的地中海式气候。大陆东岸,夏季受副热带高压西侧控制,下沉空气原来也较干,但从暖湿海面吸收大量水汽,因而带来丰沛的降水,产生了副热带湿润气候。这里由于海陆对比十分强烈,形成了独特的季风气候,其显著特点是夏雨冬干,雨量集中在夏季,恰与地中海式气候相反。如果和同纬度的英国东岸比,也是截然不同。美国东岸中纬地带夏季风来临前后就不会出现长时期的阴雨天气,人们从未有长期天气闷热之感,发霉现象难以出现。可见,在同一纬度上降水季节迥然不同。所以,在世界上,只有我国长江中下游两岸,大致起自宜昌以东、北纬29°~33°的地区以及日本东南部和朝鲜半岛最南部有梅雨出现。也就是说,梅雨是东亚地区特有的天气气候现象,在我国则是长江中下游特有的天气和气候现象。

“梅雨”的名称是怎么得来的呢?原来它源于我国的一个气象名词。梅雨,在古代常称为黄梅雨。早在汉代,就有不少关于黄梅雨的谚语;在晋代已有“夏至之雨,名曰黄梅雨”的记载;自唐宋以来,对梅雨更有许多妙趣横生的描述。唐代文学家柳宗元曾写过一首咏《梅雨》诗:“梅实迎时雨,苍茫值晚春,愁深楚猿夜,梦断越鸡晨。海雾连南极,江云暗北津,素衣今尽化,非为帝京尘。”其中的“梅实迎时雨”,指梅子熟了以后,迎来的便是“夏至”节气后“三时”的“时雨”。现在气象上的梅雨是泛指初夏向盛夏过渡期间的一段阴雨天气。

梅雨时节,无孔不入的霉菌给生产和生活都带来危害。由于梅雨时节空气湿度很大,粮食如没有晒干或贮存不当,就很容易霉变。衣服如果没有洗涤干净和彻底晒干,草率地收进衣箱,不管是纯棉的、羊毛的,或者是混纺的都会长霉。木材、家具等生霉现象司空见惯,而胶鞋、轮胎、橡胶管、塑料制品也会生霉,造成木料霉烂、橡胶老化、塑料脆裂和失去光泽。霉菌还能在油漆涂层上生长,使油漆黯然失色;霉菌能使电线漏电,有可能引起火灾;霉菌连玻璃也不放过,照相机、摄像机和显微镜如果保存不当,霉菌就会在镜头上结成网状菌丝,使镜头的透光度大为降低,甚至报废。

防止生霉的措施有通风、日晒、干燥和涂撒防霉剂。晴天时,居室、仓库要通风,不让喜欢阴暗潮湿环境的霉菌滋生。衣服、被褥要在出太阳时及时晾晒;照相机、摄像机、显微镜等精密器械可在梅季到来之前擦干净,密封保存,并在密封器内放干燥剂;皮鞋及家具可涂防霉油与涂料;放橡胶、木材的仓库可喷洒福尔马林防霉。

3.世界各地奇怪的雨

我们都知道雨是无色透明的液体,可是世界上有很多地方都下过奇怪的雨。

(1)黄色的雨。在我国的兴安岭地区,每年5—6月期间,会落下奇怪的“杏黄雨”。其实,那是松花粉染色的结果。因为这时期,正当松花盛开的季节,林海上空的黄色花粉和水汽黏在一起,便成了“黄雨”。还有一种“杏黄雨”,是龙卷风把地上的黄泥浆卷到天空,与雨水混合到一起降落下来。

(2)红色的雨。1608年,在法国一个小城中,曾降落一场十分可怕的“血雨”。深红色的雨点哗哗地落下来,大地染上血色。后来知道,这场“血雨”是由大西洋的庞大气旋从北非沙漠地带,把大量微红色和赭石色的尘土带入空中,并和雨点相混,一起落下来的缘故。

(3)银币雨。1940年,在苏联的一个小村庄里竟然下了一阵银币雨,村民们争相拾拣,认为是“上天的恩赐”,其实是暴雨把古代埋在地里的银币冲刷出来后,被一股旋风卷到村庄上空降落下来的。

(4)报时雨。在印度尼西亚爪哇岛南部的土隆加贡,每天都要下2场非常准时的大雨:第一次是下午3点钟,第二次是下午5点半。人们把这种准时下的大雨,叫做“报时雨”。那些地处偏僻的山村小学,过去因没有钟,就以下雨作为学校作息时间:第一次是上学时间,第二次是放学时间。多少年来,大雨十分“遵守时间”,从未发生过差错。

(5)自控雨。在我国云南,有一个盆地,只要高声呼喊,就会出现雨。这是因为空气对流被呼喊声干扰,加上独特的地形,使冷热空气相互碰撞,导致雨从天而降。

除此之外,世界各地还有各种有趣的雨,比如沙丁鱼雨、橘子雨、青蛙雨、麦子雨、珍珠雨等。

冰晶形成的雪

雪和雨一样,都是云滴凝结而成。当云中的温度在0℃以上时,云中没有冰晶,只有小水滴,这时只会下雨。如果云中和下面空气温度都低于0℃,小水滴就凝结成冰晶、雪花,下落地面。

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0℃就可以了?不是的,水汽想要结晶,形成降雪必须具备2个条件:

(1)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。

冰晶形成的雪花(2)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、氮和其他一些化学物质的微粒。所以我们有时见到天空中有云,却不见降雪。在这种情况下人们往往采用人工降雪。

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100多年前,冰川学家们已经开始详细描述雪花的形态了。