水是生命之源,水與我們生活密切相關(guān)。水除了我們熟悉的液態(tài)的水、氣態(tài)的水蒸氣和固態(tài)的冰之外還有哪些形態(tài)?它們又是在什么條件下形成的?和我們的生活有什么關(guān)系呢?
液態(tài)、固態(tài)和氣態(tài)是物質(zhì)存在的基本狀態(tài),在不同的溫度條件下常在這幾種狀態(tài)之間變化。生活中我們熟知的云、雨、雪、露、霧、霜和不常見(jiàn)到的冰雹、霧凇、凍雨等都是水的存在形態(tài)。
●霧和云
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(jié)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。可以說(shuō),霧是地面的云,云是高空的霧。霧的形成原因是:大氣中白天蒸發(fā)的大量水汽,在夜晚或凌晨溫度降低時(shí),放熱發(fā)生液化,凝結(jié)在空氣中的塵埃上,懸浮在空氣中,這就是霧。霧常出現(xiàn)在冬季和初春。
彌漫的大霧造成能見(jiàn)度下降,常常給交通運(yùn)輸帶來(lái)極大影響,造成高速公路封閉,航班取消,交通事故增加。
地面的水蒸發(fā)形成的水蒸氣,升到高空與冷空氣接觸,如果冷空氣的溫度高于0°C,空氣中多余的水汽就放熱液化凝結(jié)成小水滴;如果溫度低于0°C,這些水汽就放熱液化為過(guò)冷卻水(溫度低于0℃)、凝華為小冰晶或是小冰晶和小水滴的混合物。在這些小水滴和小冰晶逐漸增多并達(dá)到人眼能辨認(rèn)的程度時(shí),就是云了。一般的云對(duì)生活沒(méi)有影響。雷雨云對(duì)飛機(jī)的飛行安全性有一定的影響。地震云還能幫助我們預(yù)報(bào)地震呢。
●雨和雪
云中的小水滴、小冰晶都很小,直徑只有0.01~0.02毫米,最大也只有0.2毫米。它們又小又輕,被空氣中的上升氣流托在空中。當(dāng)外部條件適合,它們便凝結(jié)和凝華增大或碰撞并增大成為云滴。當(dāng)云滴增大到一定程度,最后空氣再也托不住它時(shí),便從云中落向地面,由于地面附近溫度較高,云滴就以液態(tài)形式落下,成為我們常見(jiàn)的雨。
在寒冷的冬季,雪的形成主要來(lái)源于混合云。混合云是由小冰晶和過(guò)冷卻水滴共同組成的。在混合云里,當(dāng)過(guò)冷卻水滴和冰晶相碰撞的時(shí)候,就會(huì)凍結(jié)沾附在冰晶表面上,使它迅速增大。當(dāng)小冰晶增大到能夠克服空氣的阻力和浮力時(shí),便落到地面,這就是降雪。
在初冬和初春季節(jié),靠近地面的空氣在0℃以上,這層空氣不厚,溫度也不很高,會(huì)使雪花沒(méi)有來(lái)得及完全熔化就落到了地面。這叫做降“濕雪”,或叫“雨夾雪”。
雨雪天氣,造成道路濕滑,對(duì)公路交通會(huì)造成不利的影響,所以,駕駛員要謹(jǐn)慎駕駛,減速慢行。大雪天,汽車要系上防滑鏈,以確保安全行駛。
●露和霜
在溫暖季節(jié)的清晨,人們?cè)诼愤叺牟?,?shù)葉及農(nóng)作物上經(jīng)??梢钥吹铰吨?。其形成原因是:在溫暖季節(jié)里,夜間地面物體強(qiáng)烈輻射冷卻的時(shí)候,與物體表面相接觸的空氣溫度下降,在它降到“露點(diǎn)”(在0°C以上,空氣因冷卻而達(dá)到水汽飽和時(shí)的溫度叫做“露點(diǎn)溫度”,簡(jiǎn)稱“露點(diǎn)”)以后,空氣中就有多余的水汽析出。因?yàn)檫@時(shí)溫度在0°C以上,這些多余的水汽就放熱液化凝結(jié)成水滴附著在地面一些物體上,這就是露。
在寒冬季節(jié)的清晨,則會(huì)在路邊石頭或草上看到白色的霜。其形成原因是:夜晚或凌晨溫度常常在0°C以下,空氣中多余的水汽就在溫度很低的物體表面上凝華為冰晶,這就是霜。可見(jiàn),霜不像雨和雪來(lái)自高空,通常所說(shuō)的下霜是不科學(xué)的。霜形成的溫度在0°C以下,較早的低溫會(huì)對(duì)晚秋作物帶來(lái)凍害,即所謂的霜凍。所以,防止霜凍是晚秋作物保豐收的重要措施。
●冰雹、凍雨和霧凇
冰雹,也叫“雹”,俗稱雹子,有的地區(qū)叫“冷子”,夏季或春夏之交最為常見(jiàn)。它是一些小如綠豆、黃豆,大似栗子、雞蛋的冰粒,特大的冰雹直徑超過(guò)10cm。我國(guó)除廣東、湖南、湖北、福建、江西等省冰雹較少外,各地每年都會(huì)受到不同程度的雹災(zāi)。尤其是北方的山區(qū)及丘陵地區(qū),地形復(fù)雜,天氣多變,冰雹多,受害重,對(duì)農(nóng)業(yè)危害很大。猛烈的冰雹砸毀莊稼,損壞房屋。人被砸傷、牲畜被砸死的情況也常常發(fā)生。因此,雹災(zāi)是我國(guó)嚴(yán)重災(zāi)害之一。
冰雹的形成原因:冰雹產(chǎn)生于強(qiáng)對(duì)流天氣。在對(duì)流特別旺盛的積雨云中,云中的上升氣流比一般雷雨云強(qiáng)。小冰雹是在對(duì)流云內(nèi)由雹核(水滴和冰晶并合凍結(jié)成的較大的冰粒)上下數(shù)次和過(guò)冷水滴碰撞合并,和冰晶融合而增長(zhǎng)起來(lái)。當(dāng)云中的上升氣流支托不住時(shí)就下降到地面。每次降雹的范圍都很小,一般寬度為幾米到幾千米,長(zhǎng)度為20~30千米,所以民間有“雹打一條線”的說(shuō)法。
凍雨,是初冬或冬末春初時(shí)節(jié)見(jiàn)到的一種天氣現(xiàn)象,是一種災(zāi)害性天氣。凍雨是由過(guò)冷水滴組成,與溫度低于0℃的物體碰撞立即凍結(jié)的降水。低于0℃的雨滴在溫度略低于0℃的空氣中能夠保持過(guò)冷狀態(tài),其外觀同一般雨滴相同,當(dāng)它落到溫度為0℃以下的物體上時(shí),立刻凍結(jié)成外表光滑而透明的冰層,稱為雨凇。嚴(yán)重的雨凇會(huì)壓斷樹(shù)木、電線桿,使通訊、供電中止,妨礙公路和鐵路交通,威脅飛機(jī)的飛行安全。我國(guó)出現(xiàn)凍雨較多的地區(qū)是貴州省,其次是湖南省、江西省、湖北省、河南省、安徽省、江蘇省及山東省、河北省、陜西省、甘肅省、遼寧省南部等地,其中山區(qū)比平原多,高山最多。
霧凇俗稱樹(shù)掛,是北方冬季可以見(jiàn)到的一種自然現(xiàn)象,是一種冰雪美景。其形成原因是:由于霧中無(wú)數(shù)零攝氏度以下而尚未結(jié)冰的霧滴隨風(fēng)在樹(shù)枝等物體上不斷積聚凍結(jié)的結(jié)果,表現(xiàn)為白色不透明的粒狀結(jié)構(gòu)沉積物。因此,霧凇現(xiàn)象在我國(guó)北方是很普遍的,在南方高山地區(qū)也很常見(jiàn),只要霧中有過(guò)冷卻霧滴就可形成。在寒冷的天氣里泉水、河流、湖泊或池塘附近的蒸霧也可形成霧凇。
在我國(guó),吉林霧凇甲天下。吉林霧凇以其“冬天里的春天”般詩(shī)情畫(huà)意的美,同桂林山水、云南石林、長(zhǎng)江三峽一起被譽(yù)為中國(guó)四大自然奇觀。這種奇觀得益于在吉林市區(qū)溯松花江而上15公里處的豐滿水電站。每到數(shù)九隆冬從水輪機(jī)組流出的水仍有4℃,江水載著具大的熱能,形成了松花江幾十里緩緩流經(jīng)市區(qū)不凍的奇境。從水面源源不斷地蒸發(fā)出的水汽,使整個(gè)江面白霧騰騰,久不消散。沿江長(zhǎng)堤,蒼松林立,楊柳低垂,在一定氣壓、溫度、風(fēng)向等條件作用下,江面上蒸騰的霧氣遇到低溫的垂柳和松柏便形成了“瓊枝玉葉,銀菊怒放”的景觀。霧凇是受到人們普遍欣賞的一種自然美景,但是它有時(shí)也會(huì)成為一種自然災(zāi)害。嚴(yán)重的霧凇有時(shí)會(huì)將電線、樹(shù)木壓斷,造成損失。