云、雾、露、霜、雪的成因

云、雾、露、霜、雪的成因 云的成因和成分 人们常常看到天空有时碧空无云,有时白云朵朵,有时又是乌云密布。为什么天上有时有云,有时又没有云呢?云究竟是怎样形成的呢?它又是由什么组成的? 漂浮在天空中的云彩是由许多细小的水滴或冰晶组成的,有的是由小水滴或小冰晶混合在一起组成的。有时也包含一些较大的两滴及冰、雪粒,云的底郜不接触地面,并有一定厚度。 云的形成主要是由水汽凝结造成的。 我们都知道,从地面向上十几公里这层大气中,越靠近地面,温度越高,空气也越稠密:越往高空,温度越低,空气也越稀薄。水汽从蒸发表面进入低层大气后,这里的温度高,所容纳的水汽较多,如果这些湿热的空气被抬升,温度就会逐渐降低,到了一定高度,空气中的水汽就会达到饱和。如果空气继续被抬升,就会有多余的水汽释出。如果那里的温度高于0℃,则多余的水汽就凝结成小水滴:如果温度低于0℃,则多余的水汽就凝化为小冰晶。在这些小水滴和小冰晶逐渐增多,并达到人眼能辨认的程度时就是云了。 雾的成因 雾和云都是由浮游在空中的小水滴或冰晶组成的水汽凝结物,只是雾生成在大气的近地面层中,而云生成在大气的较高层而已。雾既然是水汽凝结物,因此应从造成水汽凝结的条件中寻找它的成因,大气中水汽达到饱和的原因不外两个: 一是由于蒸发,增加大气中的水汽: 另一是由于空气自身的冷却。 对于雾来说,冷却更重要。当空气中有凝结核时,饱和空气如继续有水汽增加或继续冷却,会发生凝结。凝结的水滴如果使水平能见度降低到1干公尺以内时,雾就形成了。 另外,过大的风速和强烈的扰动不利于雾的生成。因此,凡是在有利于空气低层冷却的地区,如果水汽充分,风力微和,大气层结构稳定,并有大量的凝结核存在,便最容易生成雾。一般在工业区和 1 城市中心形成雾的机会更多,因为那里有丰富的凝结核存在。 露的形成和消失 在温暖季节的清晨,人们在路边的草,树叶及农作物上经常可以看到露珠,露也不是从天空中降下来的。露的形成原因和过程与霜一样,只不过它形成时的温度在0℃以上罢了。在0o℃以上,空气因冷却而达到水汽饱和时的温度叫做“露点温度”。在温暖季节里,夜间地面物体强烈辐射冷却的时候,与物体表面相接触的空气温度下降,在它降到”露点”以后就有多余的水汽析出?因为这时温度在0℃以上,这些多余的水汽就凝结成水滴附着在地面物体上,这就是露。 露和霜一样,也大都出现于天气晴朗、无风或微风的夜晚。同时,容易有露形成的物体,也往往是表面积相对地大的,表面粗糙的、导热性不良的物体。有时,在上半夜形成了露,下半夜温度继续降低,使物体上的露珠冻结起来,这叫做冻露。有人把它归入霜的一类,但是它的形成过程是与霜不同的。 霜的形成和消失 在寒冷季节的清晨,草叶上、土块上常常会覆盖着一层霜的结晶。它们在初升起的阳光 照耀下闪闪发光,待太阳升高后就融化了。人们常常把这种现象叫”下霜”。翻翻日历,每年10月下旬,总有”霜降”这个节气。我们看到过降雪,也看到过降雨,可是谁也没有看到过降霜。其实,霜不是从天空降下来的,而是在近地面层的空气里形成的。 霜是一种白色的冰晶,多形成于夜间。少数情况下,在日落以前太阳斜照的时候也能开始形成。通常,日出后不久霜就融化了。但是在天气严寒的时候或者在背阴的地方,霜也能终日不消。 霜本身对植物既没有害处,也没有益处。通常人们所说的”霜害”,实际上是在形成霜的同时产生的”冻害”。 霜的形成不仅和当时的天气条件有关,而且与所附着的物体的属性也有关。当物体表面的温度很低,而物体表面附近的空气温度 却比较高,那么在空气和物体表面之间有一个温度差,如果物体表面与空气之间的温度差主要是由物体表面辐射冷却造成的,则在较暖的空气和较冷的物体表面相接触时空气就会冷却,达到水汽过饱和的时候多余的水汽就会析出。如果温度在0℃以下,则多余的水汽就在物体表面上凝华为冰晶,这就是霜。因此霜总是在有 利于物体表面辐射冷却的天气条件下形成。 另外,云对地面物体夜间的辐射冷却是有妨碍的,天空有云不利于霜的形成,因此,霜大都出现在晴朗的夜晚,也就是地面辐射冷却强烈的时候。 此外,风对于霜的形成也有影响。有微风的时候,空气缓慢地流过冷物体表面,不断地供应着水汽,有利于霜的形成。但是,风大的时候,由于空气流动得很快,接触冷物体表面的时间太短,同时风大的时候,上下层的空气容易互相混合,不利于温度降低,从而也会妨碍霜的形成。大致说来,当风速达到3级或3级以上时,霜就不容易形成了。 因此,霜一般形成在寒冷季节里晴朗、微风或无风的夜晚。 霜的形成,不仅和上述天气条件有关,而且和地面物体的属性有关。霜是在辐射冷却的物体表面上形成的,所以物体表面越容易辐射散热并迅速冷却,在它上面就越容易形成霜。同类物体,在同样条件下,假如质量相同,其内部含有的热量也就相同。如果夜间它们同时辐射散热,那么,在同一时间内表面积较大的物体散热较多,冷却得较快,在它上面就更容易有霜形成。这就是说,一种物体,如果与其质量相比,表面积相对大的,那么在它上面就容易形成霜。草叶很轻,表面积却较大,所以草叶上就容易形成霜。另外,物体表面粗糙的,要比表面光滑的更有利于辐射散热,所以在表面粗糙的物体上更容易形成霜,如土块。 霜的消失有二种方式:一是升华为水汽;一是融化成水。最常见的是日出以后因温度升高而融化消失。霜所融化的水,对农作物有一定好处。云滴怎样长成雨滴?大雨滴掉下来,小雨滴升上去,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合过程,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,再加上并合作用的结果,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。 雪的形成和种类 我们都知道,云是由许多小水滴和小冰晶组成的,雨滴和雪花是由这些小水滴和冰晶增长变大而成的。那么,雪是怎样形成的呢?那么,云是怎么形成的呢? 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成为两滴的。 冰云是由微小的冰晶组成的。这些小冰晶在相互碰撞时,冰晶表面会增热而有些融化,并且会互相沾合又重新冻结起来?这样重复多次,冰晶便增大了。另外,在云内也有水汽,所以冰晶也能靠凝华继续增长。但是,冰云一般都很高,而且也不厚,在那里水汽不多,凝华增长很慢,相互碰撞的机会也不多,所以不能增长到很大而形成降水。即使引起降水,也往往在下降途中被蒸发掉,很少能落到地面。 最有利于云滴增长的是混合云。混合云是由小冰晶和过冷却水滴共同组成的。当一团空气对于冰晶说来已经达到饱和时,对于水滴说来却还没有达到饱和。这时云中的水汽向冰晶表面上凝华,而过冷却水滴却在蒸发,这时就产生了冰晶从过冷却水滴上”吸附”水汽的现象。在这种情况下,冰晶增长得很快。另外,过冷却水滴是很不稳定的。一碰它,它就要冻结起来。所以在混合云里,当过 冷却水滴和冰晶相碰撞的时候,就会冻结沾附在冰晶表面上?使它迅速增大。当小冰晶增大到能够克服空气阻力和浮力时,便落到地面,这就是雪花。