在天空的巨大舞臺上,幾乎每天都有變幻多姿的雲彩表演著各種各樣的節目:有的像山峰一樣挺拔壯美,有的像遊絲一樣纖巧多姿,有的像薄暮遮蔽全天,有的像棉絮撒滿太空,有的像暴怒的野獸來勢兇猛,也有的像水波柔弱無骨。而最常見的,還是那天邊懸浮的潔白圓滑的饅頭雲和天頂飄遊的絲綢般的卷層雲。有了它們,天空舞臺上才顯得生動活潑,蔚藍的天幕下才不那麼單調乏味。但是,這些雲卻大部分都不會下雨,因為,由雲變雨,還需要一個蠻複雜的物理過程呢!
讓我們來看看雲的構成。
雲是由大量飄浮在空中的許許多多肉眼看不見的小水滴或小冰晶組成的,或者由小水滴和小冰晶混合組成。它們的個頭很小,大多數直徑還不到1毫米的百分之一,在1立方米的空間中,可以密集地存在幾千萬甚至幾億個。他們高懸在空中不往下掉,是由於空氣中有上升氣流在下面頂託,雲中水滴或冰晶個頭很小,重量很輕,下降的速度非常緩慢。一個直徑20微米的雲滴若從1000米的高空掉下來,需要整整6個小時。何況雲滴在下降過程中還要連闖兩個大關:一是衝過上升氣流的頂託,另一個是經受住被再一次蒸發掉的危險。只有水汽在雲滴上繼續進行凝結或凝華,以及雲滴間相互碰並,大水滴不斷「吃掉」小水滴,使得體積越來越大,以至大到本身的重量足以克服上升氣流的阻力時,才能以雨、雪或其他形態降落到地面上。
從雲到雨,實際上就是一個水滴或冰晶成長壯大的過程。
雲滴變大後從雲中降下來,究竟是雨、是雪還是其他形態,這主要決定於雲內和雲下溫度的高低。當雲內溫度在攝氏零度以上時,雲完全由水滴組成,雲滴增大後掉下來便是雨。雲內溫度雖然低於攝氏零度,但云下氣層的溫度如果仍然高於攝氏零度時,雲滴增大後掉下來的雖然可能是過冷水滴、冰晶或雪花,但在通過雲下較暖的氣層後也會融化為雨滴。來不及完全融化的,就會雨、雪同下,我們把這種現象叫做雨夾雪。只有當雲內和雲下的氣層溫度都低於攝氏零度時,掉下來的才是雪花。
炎熱的夏季,有時烏雲滾滾,狂風大作,可就是不見雨滴降落。而在冬季,有時空中只有幾片薄薄的浮雲,卻能飄下大片大片的雪花來。這是因為,夏季溫度高,雖有較強的對流運動,但由於蒸發太厲害,水滴在下降過程中,來不及碰撞和合併就被蒸發掉了。冬天就不一樣了,由於冰晶在降落過程中不但蒸發少,而且還會繼續凝華增大,以至於達到超過氣流升力的程度。
近幾年,氣象科學迅速發展。人們根據云雨的形成原理,在乾旱季節進行飛機或高炮人工增雨作業,將乾冰(固體二氧化碳)、碘化銀、液氮或別的化學藥劑播撒到雲中,促使雲內溫度下降,導致冰晶增多、增大而致雨,連連取得成功。受老天爺擺布的時代就要過去了,人工影響天氣的前景一片燦爛。(文:張海峰)
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