冰雹的成因及他和人類生活的關系

熱心網友：霧，尤其是大霧對人體健康有諸多的不利影響。霧是由一顆顆小水滴組成的，就象打噴嚏噴出的微小飛沫一樣，由于許多傳染病，如百日咳、流感、水痘，麻疹等就是靠空氣中的飛沫傳染的。有些細菌卵可浮游在霧中，所以霧是許多傳染病的媒介；大霧時，由于相對濕度過大，會影響人體內分泌腺的正常分泌，使人無故感到疲勞，情緒煩悶抑郁，脾氣也易變得焦躁。有關研究表明，大霧對許多慢性病病人，均有不良影晌。另外，城市空氣污染嚴重，清晨有霧時，地面氣溫下降，使得空氣中的污染物不能向高空擴散，反而趨于回落，使近地層空氣中的污染物濃度可達最大。因此、大霧時不要外出鍛煉為好。人們常?？吹教炜沼袝r碧空無云，有時白云朵朵，有時又是烏云密布。為什么天上有時有云，有時又沒有云呢?云究竟是怎樣形成的呢? 它又是由有什么組成的？漂浮在天空中的云彩是由許多細小的水滴或冰晶組成的，有的是由小水滴或小冰晶混合在一起組成的。有時也包含一些較大的雨滴及冰、雪粒，云的底部不接觸地面，并有一定厚度。云的形成主要是由水汽凝結造成的。我們都知道，從地面向上十幾公里這層大氣中，越靠近地面，溫度越高，空氣也越稠密；越往高空，溫度越低，空氣也越稀薄。另一方面，江河湖海的水面，以及土壤和動、植物的水分，隨時蒸發(fā)到空中變成水汽。水汽進入大氣后，成云致雨，或凝聚為霜露，然后又返回地面，滲入土壤或流入江河湖海。以后又再蒸發(fā)(升華)，再凝結(凝華)下降。周而復始，循環(huán)不已。水汽從蒸發(fā)表面進入低層大氣后，這里的溫度高，所容納的水汽較多，如果這些濕熱的空氣被抬升，溫度就會逐漸降低，到了一定高度，空氣中的水汽就會達到飽和。如果空氣繼續(xù)被抬升，就會有多余的水汽析出。如果那里的溫度高于0°C，則多余的水汽就凝結成小水滴；如果溫度低于0°C，則多余的水汽就凝化為小冰晶。在這些小水滴和小冰晶逐漸增多并達到人眼能辨認的程度時，就是云了。人們常常看到天空有時碧空無云，有時白云朵朵，有時又是烏云密布。為什么天上有時有云，有時又沒有云呢?云究竟是怎樣形成的呢? 它又是由有什么組成的？漂浮在天空中的云彩是由許多細小的水滴或冰晶組成的，有的是由小水滴或小冰晶混合在一起組成的。有時也包含一些較大的雨滴及冰、雪粒，云的底部不接觸地面，并有一定厚度。云的形成主要是由水汽凝結造成的。我們都知道，從地面向上十幾公里這層大氣中，越靠近地面，溫度越高，空氣也越稠密；越往高空，溫度越低，空氣也越稀薄。另一方面，江河湖海的水面，以及土壤和動、植物的水分，隨時蒸發(fā)到空中變成水汽。水汽進入大氣后，成云致雨，或凝聚為霜露，然后又返回地面，滲入土壤或流入江河湖海。以后又再蒸發(fā)(升華)，再凝結(凝華)下降。周而復始，循環(huán)不已。水汽從蒸發(fā)表面進入低層大氣后，這里的溫度高，所容納的水汽較多，如果這些濕熱的空氣被抬升，溫度就會逐漸降低，到了一定高度，空氣中的水汽就會達到飽和。如果空氣繼續(xù)被抬升，就會有多余的水汽析出。如果那里的溫度高于0°C，則多余的水汽就凝結成小水滴；如果溫度低于0°C，則多余的水汽就凝化為小冰晶。在這些小水滴和小冰晶逐漸增多并達到人眼能辨認的程度時，就是云了。霧和云都是由浮游在空中的小水滴或冰晶組成的水汽凝結物，只是霧生成在大氣的近地面層中，而云生成在大氣的較高層而已。霧既然是水汽凝結物，因此應從造成水汽凝結的條件中尋找它的成因。大氣中水汽達到飽和的原因不外兩個：一是由于蒸發(fā)，增加了大氣中的水汽；另一是由于空氣自身的冷卻。對于霧來說冷卻更重要。當空氣中有凝結核時，飽和空氣如繼續(xù)有水汽增加或繼續(xù)冶卻，便會發(fā)生凝結。凝結的水滴如使水平能見度降低到1千米以內時，霧就形成了。另外，過大的風速和強烈的擾動不利于霧的生成。因此，凡是在有利于空氣低層冷卻的地區(qū)，如果水汽充分，風力微和，大氣層結穩(wěn)定，并有大量的凝結核存在，便最容易生成霧。一般在工業(yè)區(qū)和城市中心形成霧的機會更多，因為那里有豐富的凝結核存在。在寒冷季節(jié)的清晨，草葉上、土塊上常常會覆蓋著一層霜的結晶。它們在初升起的陽光照耀下閃閃發(fā)光，待太陽升高后就融化了。人們常常把這種現(xiàn)象叫"下霜"。翻翻日歷，每年10月下旬，總有"霜降"這個節(jié)氣。我們看到過降雪，也看到過降雨，可是誰也沒有看到過降霜。其實，霜不是從天空降下來的，而是在近地面層的空氣里形成的。霜是一種白色的冰晶，多形成于夜間。少數情況下，在日落以前太陽斜照的時候也能開始形成。通常，日出后不久霜就融化了。但是在天氣嚴寒的時候或者在背陰的地方，霜也能終日不消。霜本身對植物既沒有害處，也沒有益處。通常人們所說的"霜害"，實際上是在形成霜的同時產生的"凍害"。霜的形成不僅和當時的天氣條件有關，而且與所附著的物體的屬性也有關。當物體表面的溫度很低，而物體表面附近的空氣溫度卻比較高，那么在空氣和物體表面之間有一個溫度差，如果物體表面與空氣之間的溫度差主要是由物體表面輻射冷卻造成的，則在較暖的空氣和較冷的物體表面相接觸時空氣就會冷卻，達到水汽過飽和的時候多余的水汽就會析出。如果溫度在0°C以下，則多余的水汽就在物體表面上凝華為冰晶，這就是霜。因此霜總是在有利于物體表面輻射冷卻的天氣條件下形成。另外，云對地面物體夜間的輻射冷卻是有妨礙的，天空有云不利于霜的形成，因此，霜大都出現(xiàn)在晴朗的夜晚，也就是地面輻射冷卻強烈的時候。此外，風對于霜的形成也有影響。有微風的時候，空氣緩慢地流過冷物體表面，不斷地供應著水汽，有利于霜的形成。但是，風大的時候，由于空氣流動得很快，接觸冷物體表面的時間太短，同時風大的時候，上下層的空氣容易互相混合，不利于溫度降低，從而也會妨礙霜的形成。大致說來，當風速達到3級或3級以上時，霜就不容易形成了。因此，霜一般形成在寒冷季節(jié)里晴朗、微風或無風的夜晚。霜的形成，不僅和上述天氣條件有關，而且和地面物體的屬性有關。霜是在輻射冷卻的物體表面上形成的，所以物體表面越容易輻射散熱并迅速冷卻，在它上面就越容易形成霜。同類物體，在同樣條件下，假如質量相同，其內部含有的熱量也就相同。如果夜間它們同時輻射散熱，那末，在同一時間內表面積較大的物體散熱較多，冷卻得較快，在它上面就更容易有霜形成。這就是說，一種物體，如果與其質量相比，表面積相對大的，那么在它上面就容易形成霜。草葉很輕，表面積卻較大，所以草葉上就容易形成霜。另外，物體表面粗糙的，要比表面光滑的更有利于輻射散熱，所以在表面粗糙的物體上更容易形成霜，如土塊。霜的消失有兩種方式：一是升華為水汽，一是融化成水。最常見的是日出以后因溫度升高而融化消失。霜所融化的水，對農作物有一定好處。我們已經知道，云是由許多小水滴和小冰晶組成的，雨滴和雪花就是由它們增長變大而成的。那么，小水滴和小冰晶在云內是怎樣增長變大的呢?在水云中，云滴都是小水滴。它們主要是靠繼續(xù)凝結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，云滴濃密，含水量多，這樣，它才能繼續(xù)凝結增長；其次，在水云內還需要存在較強的垂直運動，這樣才能增加多次碰撞并合的機會。而在比較薄的和比較穩(wěn)定的水云中，云滴沒有足夠的凝結和并合增長的機會，只能引起多云、陰天，不大會下雨。在各種不同的云內，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圍空氣中水汽的轉移以及云滴的蒸發(fā)。使云滴增長的因素是凝結過程和碰撞并和過程，在只有凝結作用的情況下，云滴的大小是均勻的，但由于水汽的補充，使某些云滴有所增長，再加上并和作用的結果，就使較大的云滴繼續(xù)增長變大成為雨滴。雨滴受地心引力的作用而下降，當有上升氣流時，就會有一個向上的力加在雨滴上，使其下降的速度變慢，并且一些小雨滴還可能被帶上去。只有當雨滴增大到一定的程度時，才能下降到地面，形成降雨。大氣中的水分是由海洋和大陸上的各種水體以及土壤與植物的蒸發(fā)而進入大氣的，它又通過氣流運動得以輸送和交換。大氣中水分含量雖不多，但其存在卻表現(xiàn)出復雜的天氣現(xiàn)象如云、霧、雨、雪、霜、露和冰雹等。從云中降落到地面的液態(tài)水或固態(tài)水如雨。雪、冰雹等統(tǒng)稱為降水。成因有二，一是水汽飽和，二是有凝結核（空氣里的塵埃和雜質）就可形成降水云、雨、雪、雹、霧、露、霜都是水的家族成員，太陽照射到江、河、湖、海使水蒸發(fā)，水蒸氣上升到氣溫較低的高空，液化成小水珠或凝華成小冰晶，形成一朵朵白色的浮云。若再遇到冷空氣，小水珠逐漸增大成為大水珠，白云變成黑云。當大水珠越來越重，克服上升氣流的支援，下落到地面，這就是雨。在冬天，高空更寒冷，水蒸氣被急劇冷卻而降溫，直接凝華為六角形的小冰晶——雪花，雪花飄落時，相互結合，由小變大成為雪片或大雪花，這時，就下鵝毛大雪了。夏天下冰雹是怎麼一回事呢？原來，當云中的雨點遇到猛烈上升的氣流，被帶到0℃以下的高空時，便液化成小冰珠；氣流減弱時，小冰珠回落；當含水汽的上升氣流再增大，小冰珠再上升并增大；如此上下翩騰，小冰珠就可能逐漸成為大冰雹，最后落到地面。當地面附近的水蒸氣較多，并遇上冷空氣時，水蒸氣會以空中的塵埃為核心液化成小水珠，這就是霧。夏天，地面很熱，水蒸氣特別多。黎明前的氣溫較低時，水蒸氣便會在樹葉、花草上凝結成為露。冬天的早晨，地面的氣溫特別低，水蒸氣遇冷在地面上便凝華成為白茫茫的霜。

熱心網友：雨是由云“變”來的。雨滴的體積是云滴體積的100萬倍。也就是說，要100萬個云滴才能構成一個雨滴。在濕空氣中，因冷卻而凝結出云滴。對于云體溫度高于0℃的暖云來說，云中存在大小不同的云滴，大云滴下降速度快，上升速度慢；小云滴下降速度慢，上升速度快。于是，由于大小云滴相對速度的差異，使得大云滴有機會與小云滴相撞，結果小云滴就合并到大云滴中去了。這樣，大云滴不斷地增大，又因為上升氣流分布不均勻，大云滴可以在云中多次上下運動，再加上云內的湍流作用，大云滴增大的機會就增加，于是大云滴越來越大，直到上升氣流托不住它，掉下來成為雨. 云是由許多小水滴和小冰晶組成的，雨滴和雪花是由這些小水滴和小冰晶增長變大而成的。在水云中，云滴都是小水滴。它們主要是靠繼續(xù)凝結和互相碰撞并合而增大成為雨滴的。 冰云是由微小的冰晶組成的。這些小冰晶在相互碰撞時，冰晶表面會增熱而有些融化，并且會互相沾合又重新凍結起來。這樣重復多次，冰晶便增大了。另外，在云內也有水汽，所以冰晶也能靠凝華繼續(xù)增長。但是，冰云一般都很高，而且也不厚，在那里水汽不多，凝華增長很慢，相互碰撞的機會也不多，所以不能增長到很大而形成降水。即使引起了降水，也往往在下降途中被蒸發(fā)掉，很少能落到地面。 最有利于云滴增長的是混合云?；旌显剖怯尚”Ш瓦^冷卻水滴共同組成的。當一團空氣對于冰晶說來已經達到飽和的時候，對于水滴說來卻還沒有達到飽和。這時云中的水汽向冰晶表面上凝華，而過冷卻水滴卻在蒸發(fā)，這時就產生了冰晶從過冷卻水滴上"吸附"水汽的現(xiàn)象。在這種情況下，冰晶增長得很快。另外，過冷卻水是很不穩(wěn)定的。一碰它，它就要凍結起來。所以，在混合云里，當過冷卻水滴和冰晶相碰撞的時候，就會凍結沾附在冰晶表面上，使它迅速增大。當小冰晶增大到能夠克服空氣的阻力和浮力時，便落到地面，這就是雪花。 露是水蒸氣遇到冷的物體凝結成的水珠。為了說明露的成因，可以模擬自然界形成露的條件，利用水的蒸發(fā)增加空氣的濕度，利用冰降低物體的溫度，這樣，在冷的物體上就會有露出現(xiàn)。 冰雹和雨、雪一樣都是從云里掉下來的。不過下冰雹的云是一種發(fā)展十分強盛的積雨云，而且只有發(fā)展特別旺盛的積雨云才可能降冰雹。 積雨云和各種云一樣都是由地面附近空氣上升凝結形成的。空氣從地面上升，在上升過程中氣壓降低，體積膨脹，如果上升空氣與周圍沒有熱量交換，由于膨脹消耗能量，空氣溫度就要降低，這種溫度變化稱為絕熱冷卻。根據計算，在大氣中空氣每上升100米，因絕熱變化會使溫度降低1度左右。我們知道在-定溫度下，空氣中容納水汽有一個限度，達到這個限度就稱為“飽和”，溫度降低后，空氣中可能容納的水汽量就要降低。因此，原來沒有飽和的空氣在上升運動中由于絕熱冷卻可能達到飽和，空氣達到飽和之后過剩的水汽便附著在飄浮于空中的凝結核上，形成水滴。當溫度低于攝氏零度時，過剩的水汽便會凝華成細小的冰晶。這些水滴和冰晶聚集在一起，飄浮于空中便成了云。