在地面上,可以将雪花堆积在一起用来实现一个好的滑雪方案,或者可以用它们来堆雪人。而在干燥的寒冷的高地或高原上,粉末状的雪十分典型。在科罗拉多,一英尺的雪通常会融化成不足一英寸(2.5厘米)的水,而在大西洋沿岸,则会融化成足足达3英寸(8厘米)的水。在冬天,厚重的、潮湿的雪花也会很快地结合,用不了一小时,便会将灰白的像宝石般的天空的整体性破坏。
冷凝的雾淞和雨淞雾淞和雨淞俗称“树挂”。在寒冷的冬季,近地面有雾,而且雾内小水滴的温度已在0℃以下时,一些树枝、电线或近地面物体的突出部位,有类似霜一样的乳白色凝结物,这就是雾淞。
雾淞有两种。一种是过冷却雾滴碰到冷的地面物体后迅速冻结成粒状的小冰块,叫粒状雾淞,它的结构较为紧密。另一种是由过冷却雾滴凝华而形成的晶状雾淞,结构较松散,稍有震动就会脱落。
如果在近地面存在一个逆温层,即温度自地面向空中有逐渐递增的趋势,那么当云中的过冷雨滴降至温度低于0℃的地面及树枝、电线等物体上时,会立即冻结成透明或半透明的冰层,使树枝或电线等变成粗粗的冰棍,有时还边滴淌、边冻结,结成一条条长长的冰柱,这就是雨淞。雨淞也叫冰凌、树凝,形成雨淞的雨称为冻雨。
我国大部分地区雨淞都在12月至次年3月出现。雨淞最多的地方是四川的峨眉山,平均每年出现135.2天,最多的年份出现167天。雾淞出现最多的地方是在吉林省的长白山,年平均出现178.9天,最多的年份有187天。
严重的雨淞会压断树枝、作物、电线,影响交通。如河北承德于1977年10月27—28日出现了一次罕见的雨淞,使60多万棵树折断。
电荷碰撞生雷电
闪电和打雷是大气中的一种放电现象。在人们不知道雷电发生的原因之前,以为天上有“雷公”、“电母”之神,还杜撰了“雷劈孽子”的故事来警告那些忤逆不孝的人。
1752年7月的一天,美国科学家富兰克林冒着生命危险,在雷雨中将一只带有铁丝尖端的丝绸风筝放上了天,结果把天雷引到了地面。这次实验揭开了千百年来的雷电之迷:原来,天上的雷电和我们平时看到的两个物体摩擦生电完全是一回事。
在夏季闷热的午后及傍晚,地面的热空气携带着大量的水气不断上升到天空,形成大块大块的积雨云。积雨云的不同部位聚集着正负两种电荷,这时地面因受到近地面积雨云中的电荷感应,也带上了与云底不同的电荷。我们知道,不同的电荷是会相互吸引的。但是空气的导电性能很差,它阻挡着正负两种电荷的会合。当云层里的电荷越聚越多,达到一定强度时,就会把阻挡它们会合的空气层击穿,打开一条狭窄的通道,强行会合。由于云中的电流很强,通道上的空气就会被烧得炽热,温度比太阳表面还要高好几倍,所以会发出耀眼的白光,这就是闪电。雷声是因为通道上的空气和云滴受热而突然膨胀后发生的巨大声响。
闪电和雷声是同时发出的,但由于闪电是光,它的速度(每秒30万公里)要比是声音的雷的速度(每秒340米)快得多,所以我们平时总是先看到闪电,后听到雷声。
雷电可以击毁房屋,造成人畜伤亡,还会引起森林火灾,破坏高压输电线路。雷电更是安全飞行的大敌。如飞机误入雷雨云中,易遭受强烈颠簸,使飞机外壳结冰,甚至遭受直接电击,造成飞行事故。
当然,雷电并不都是坏事。仲夏季节产生雷电的雷雨云往往伴随着降雨,能给农作物提供充分的水分。雷雨将大气中的灰尘、烟雾等污染物冲刷一光,起着净化大气的作用,使雨后的空气变得更加清新。另外,闪电产生的高温,能使空气中氮气和氧气直接化合成二氧化氮,随雨水渗入土壤中变成硝酸盐,它是肥田的上等肥料。
色彩缤纷的虹霓
在炎热的夏天,一阵暴雨过后,有时我们能看见一条七色的彩环横跨南北,悬挂有空中,这就是虹。有时在虹的外侧还能看到第二道虹,光彩比第一道虹稍淡,称为副虹或霓。虹和霓色彩的次序刚好相反。虹的色序是外红内紫,而霓的色序是外紫内红。
我国早在殷代甲骨文中,就有关于虹的记载。古人以为虹是龙在雨后的显形,所以虹字带上了“虫”字旁,并一直沿用至今。其实,虹是飘浮在空中的小水滴反射太阳光而形成的。如果我们在天气晴好的早晨或傍晚,背着太阳站着,然后用嘴向空中喷出一口水,就会看到在那些水珠上面有一条小小的彩虹。而一场大阵雨后的空气中,就飘浮着许多像这样的小水珠,它们就像一个个悬浮在空中的三棱镜,太阳通过它们时,先被分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光带,然后再反射回来。这时,如果有人站在太阳(在地平线附近)和雨滴形成的“雨幕”之间,就会看到一条色彩缤纷的彩虹。如果太阳经过小水滴的两次折射和反射,那么在虹的外侧就会出现颜色稍淡、排列相反的霓。
虹的色彩鲜艳程度和虹带的宽度与空气中的水滴大小有关。水滴大,虹就鲜艳清晰,比较窄;水滴小,虹就淡,也比较宽,如水滴过小,就可能没有虹。
虹主要出现在夏季,冬季很少见。这是因为夏季多雷阵雨,雨滴也较大。往往一阵雨过后,很快转晴,空中尚飘浮着很多小水珠,经太阳照射后就形成了虹。冬天一般天气干燥,下雨机会少,阵雨就更少,所以冬季较难见到虹。
预兆天气的霞
在日出和日落前后,天际有时被染成红或橙红色的艳丽色彩,这就是霞。出现在早晨的叫朝霞,出现在傍晚的叫晚霞。
霞是怎样产生的呢?日出和日落时分,太阳光要通过较厚的气层才能照射到地平线附近的空中,当阳光通过大气层时,因紫色光和蓝色光波长较短,被散射减旨得到厉害,到达地平线上空时已所剩无几了。余下的光线只有波长较长的红、橙、黄色。这些光线经地平线上空的空气分子、水气和尘埃杂质的散射后,我们就能看到色彩艳丽、美如画卷的彩霞了。
空气中的水气、尘埃杂质越多,彩霞的颜色就越鲜艳。天上如有云块,这些云块也会“染”上艳丽的色彩。
1883年8月23日,印度尼西来的喀拉喀托岛上,发生了一次强烈的火山爆发。喷发出的火山灰渣约有180亿立方,大量细小尘埃升到七八万米的高空,长期弥漫于天空。所以那一年,世界各地看到的彩霞都特别鲜艳美丽,人们称之为“血霞”。
由于霞的颜色和鲜艳程度与大气中水气的含量、尘埃多少有关,因此,霞的色彩与出没对天气变化有指示意义。谚语说:“早霞不出门,晚霞行千里”,就是说早霞预兆雨天,晚霞预示晴天。
空气流动成风
空气流动就成风。空气流动得越快,风就越大。对于大范围的空气来说,它的运动有上下左右区别。气象学上把空气的上下运动叫做垂直运动,也叫做对流,而空气的水平运动就是风。
空气的水平方向流动,是各地气温和气压分布不均匀造成的。空气流动的规律,是从气压高的地方流向气压低的地方,于是就产生了风。高气压和低气压之间的气压差越大,空气流动的速度越快,风也就刮得越大。
人们认识风,必须知识风向和风速。习惯上把风的来向定为风向。如西北风,是指从西北方向吹来的风;东南风即为东南方向吹来的风。风速是指单位时间空气流过的距离。风速根据风力的大小划分为0—12的13个等级。风速和风级的对应关系可用右表表示。
尽管风级划分为12级,但自然界的实际风速有的还要大得多,如龙卷风的风速甚至达到每秒200米以上。
风是天气变化的主要因素,不同的风能产生迥然不同的天气。地球上除了常年不变的信风和随季节变化的季风外,还有台风、龙卷风、海陆风、山谷风、焚风、布拉风、干热风等形形色色的风。
风对人类既有利也有弊。一年一度的季风给我国大部分地区带来大量的雨水。大风是一种取之不尽、用之不竭的无污染的能源。但大风、台风、龙卷风、干热风等又会给人民生命财产和农业生产带来巨大的威胁。