风雨雷电知识

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云的形成

我们已经知道,依据云的厚度、形状、性质等气象学家将天空上的云分为不同的种类,它们形态各异,有的像一簇簇纤白的羽毛,有的像一缕缕轻盈的细丝,在蔚蓝的天幕上,有时候镶嵌着银色的鳞片,有时候却又点缀着一团团白色的棉花。这些不同种类的云的产生和消散,不同种类的云相互之间的演变和转化,都不是无缘无故的,而是在一定的水汽条件和大气运动的条件下进行的。

云的形成要有两个最基本的条件:一是有充分的水汽,二是有使水汽凝结的空气冷却,两个条件缺一不可。

有了大量的水汽,有了空气冷却,水汽还不能凝结形成云,这时还需要另一个促使水汽凝结的条件枣凝结核。

如果空气是绝对纯净,没有任何杂质的,水汽分子就无从依附。单个水汽分子之间相互合并的能力在一般气温条件下是很小的,它们相碰后往往又分开。即使聚合起来形成细小的水滴,也因为水汽分子很小,其形成的小水滴也很微小,而迅速被蒸发掉。要使水汽发生凝结,必须还要有使水汽依附、聚集的凝结核。在大气中含有大量的微小粒子,例如盐粒、烟粒、尘埃等,它们在水汽凝结成水滴的过程中起着凝结的核心作用。气象上称这些微小的粒子为凝结核。

凝结核是很小的,它比起云滴(云中水滴或冰晶)、雨滴要小得多。通常,雨滴半径为1毫米,云滴为1/100毫米,而凝结核只有1/10000~>l/1000毫米,人的头发丝半径约为5/100毫米。从这些数字可以得出比较直观的印象,即凝结核比人的头发丝还要细得多。

当具备了充足的水汽、使空气冷却的上升运动和凝结核以后,云就水到渠成地形成了。

积雨云就是一种在强烈垂直对流过程中形成的云。由于地面吸收太阳的辐射热量远大于空气层,所以白天地面温度升高较多,夏日这种升温更为明显,所以近地面的大气的温度由于热传导和热辐射也跟着升高,气体温度升高必然膨胀,密度减小,压强也随着降低,根据力学原理它就要上升,上方的空气层密度相对说来就较大,就要下沉。热气流在上升过程中膨胀降压,同时与高空低温空气进行热交换,于是上升气团中的水汽凝结而出现雾滴,就形成了云。在强对流过程中,云中的雾滴进一步降温,变成过冷水滴、冰晶或雪花,并随高度逐渐增多。在冻结高度(-10摄氏度),由于过冷水大量冻结而释放潜热,使云顶突然向上发展,达到对流层顶附近后向水平方向铺展,形成云砧,是积雨云的显著特征。

积雨云形成过程中,在大气电场以及温差起电效应、破碎起电效应的同时作用下,正负电荷分别在云的不同部位积聚。当电荷积聚到一定程度,就会在云与云之间或云与地之间发生放电,也就是人们平常所说的"闪电"。

卷云是最高、最冷的云之一,主要形成于8到16公里的高空中。这些柔软如羽毛般的小冰束覆盖了地球的大部分区域,并且没有一种气候模型能够缺少它的参与。它们将用来温暖地球的太阳能统统反射掉,并且卷云能够吸收来自地球的热能,然后将这些热能重新向地面释放。

风是怎样形成的

一年四季,我们几乎每天都在和风打交道,有和煦的春风,也有刺骨的寒风。那么,你知道风究竟是怎样

来的吗?

如果给风下一个简单的定义,可以这样说:空气在水平方向上的流动就叫做风。风是由于空气受热或受冷而导致的从一个地方向另一个地方产生移动的结果。

我们知道,太阳照射着地表的不同区域,空气受阳光的照射后,就造成了有的地方空气热,有的地方空气冷。热空气比较轻,容易向高处飞扬,就上升到了周围的冷空气之上;而冷空气比较重,会向较轻空气的地方流动,于是空气就发生了流动现象,这样就产生了风。

风的形成

朱瑞兆

风的形成乃是空气流动的结果。风能利用形成主要是将大气运动时所具有的动能转化为其他形式的能。

风就是水平运动的空气,空气产生运动,主要是由于地球上各纬度所接受的太阳辐射强度不同而形成的。在赤道和低纬度地区,太阳高度角大,日照时间长,太阳辐射强度强,地面和大气接受的热量多、温度较高;再高纬度地区太阳高度角小,日照时间短,地面和大气接受的热量小,温度低。这种高纬度与低纬度之间的温度差异,形成了南北之间的气压梯度,使空气作水平运动,风应沿水平气压梯度方向吹,即垂直与等压线从高压向低压吹。

地球在自转,使空气水平运动发生偏向的力,称为地转偏向力,这种力使北半球气流向右偏转,南半球向右偏转,所以地球大气运动除受气压梯度力外,还要受地转偏向里的影响。大气真实运动是这两力综合影响的结果。

实际上,地面风不仅受这两个力的支配,而且在很大程度上受海洋、地形的影响,山隘和海峡能改变气流运动的方向,还能使风速增大,而丘陵、山地却磨擦大使风速减少,孤立山峰却因海拔高使风速增大。因此,风向和风速的时空分布较为复杂。

在有海陆差异对气流运动的影响,在冬季,大陆比海洋冷,大陆气压比海洋高风从大陆吹向海洋。夏季相反,大陆比海洋热,风从海洋吹向内陆。这种随季节转换的风,我们称为季风。所谓的海陆风也是白昼时,大陆上的气流受热膨胀上升至高空流向海洋,到海洋上空冷却下沉,在近地层海洋上的气流吹向大陆,补偿大陆的上升气流,低层风从海洋吹向大陆称为海风,夜间(冬季)时,情况相反,低层风从大陆吹向海洋,称为陆风。

在山区由于热力原因引起的白天由谷地吹向平原或山坡,夜间由平原或山坡吹向,前者称为谷风,后者称为山风。这是由于白天山坡受热快,温度温度高于山谷上方同高度的空气温度,坡地上的暖空气从山坡流向谷地上方,谷地的空气则沿着山坡向上补充流失的空气,这时由山谷吹向山坡的风,称为谷风。夜间,山坡因辐射冷却,其降温速度比同高度的空气交快,冷空气沿坡地向下流入山谷,称为山风。

此外,不同的下垫面对风也有影响,如城市、森林、冰雪覆盖地区等都有相应的影响。光滑地面或摩擦小的地面使风速增大,粗糙地面使风速减小等。

雨的形成

由液态水滴(包括过冷却水滴)所组成的云体称为水成云。水成云内如果具备了云滴增大为雨滴的条件,并使雨滴具有一定的下降速度,这时降落下来的就是雨或毛毛雨。由冰晶组成的云体称为冰成云,而由水滴(主要是过冷却水滴)和冰晶共同组成的云称为混合云。从冰成云或混合云中降下的冰晶或雪花,下落到0℃以上的气层内,融化以后也成为雨滴下落到地面,形成降雨。

在雨的形成过程中,大水滴起着重要的作用。当水滴半径增大到2—3mm时,水分子间的引力难以维持这样大的水滴,在降落途中,就很容易受气流的冲击而分裂,通过“连锁反应”。使大水滴下降,小水滴继续存在,形成新的大水滴。这是上升气流较强的水成云和混合云中形成雨的重要原因

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