为什么会下雪
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发布时间:2007-10-19 15:30:02
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休 闲 居 编 辑
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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。
雨
我们已经知道,云是由许多小水滴和小冰晶组成的,雨滴和雪花就是由它们增长变大而成的。那么,小水滴和小冰晶在云内是怎样增长变大的呢?
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的。因此,在水云里,云滴要增大到雨滴的大小,首先需要云很厚,云滴浓密,含水量多,这样,它才能继续凝结增长;其次,在水云内还需要存在较强的垂直运动,这样才能增加多次碰撞并合的机会。而在比较薄的和比较稳定的水云中,云滴没有足够的凝结和并合增长的机会,只能引起多云、阴天,不大会下雨。
在各种不同的云内,其云滴大小的分布是各不相同的,造成云滴大小不均的原因就是周围空气中水汽的转移以及云滴的蒸发。使云滴增长的因素是凝结过程和碰撞并和过程,在只有凝结作用的情况下,云滴的大小是均匀的,但由于水汽的补充,使某些云滴有所增长,再加上并和作用的结果,就使较大的云滴继续增长变大成为雨滴。雨滴受地心引力的作用而下降,当有上升气流时,就会有一个向上的力加在雨滴上,使其下降的速度变慢,并且一些小雨滴还可能被带上去。只有当雨滴增大到一定的程度时,才能下降到地面,形成降雨。
冰雹
冰雹多来自对流强烈的积雨云中。冰雹的直径一般在5-50毫米范围内,大的可达到几厘米到几十厘米。可以想象,即使个体不大的冰雹能够在云中存在,也需要强大的上升气流。据统计,降雹时上升运动的速度必须大于20米/秒,要产生直径10厘米的大雹,则需要20米/秒以上的上升速度。所以,一般要云顶发展到对流层顶附近才有可能降雹。冰雹并不是当气流上升到0℃的高度以上就立即生成的,解剖冰雹可以看到有一个不透明的核心。外面由透明与不透明的冰层交替包围着。所以冰雹远远看去一片白,并不像冰块那样透明。为什么冰雹是这样的结构呢?这是由冰雹形成的过程决定的。因为积雨云中温度0℃高度以下是水滴,以上为过冷水滴与冰晶、雪花,当过冷水滴随上升气流上升时与冰晶或雪花上冻结,形成冰雹的核心。由于冻结的时间非常短,冻结速度又很快,所以,形成的雹核里混有空气,组织比较疏松,形成不透明的白色冰层,冻结得愈快,冻结成的冰层愈白,愈不透明。雹核形成以后因为重量较大,或者上升气流减弱,就会下降,当降到0℃高度以下气温较高,使雹核表面部分的冰融化成水,同时在下降过程中也会与一些雨滴相碰,又有一些水粘在外面。当外面包着水的雹核又遇到强的上升气流,再一次被带到0℃层以上。这时雹核外面的水又冻成冰,这时是逐渐冻结的,所以成为透明的冰层。当冰雹再遇到过冷水滴,在其上凝结并与冰晶、雪花相碰时则又形成不透明的冰层,冰雹体积加大,又下降,如此往复多次,就可能形成很大的冰雹。
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