熱空氣上升這個(gè)道理大家都明白,但我們相信這空氣不會一直熱,所以天上的白云應(yīng)該都已經(jīng)涼涼了,要不然下下來的雨怎么都是涼的呢,甚至夏天還有可能下冰雹,那么問題來了,冰涼的雨水居然能在天上,到下雨了才會掉下來,這究竟是怎么回事? 上圖是上次在青島-寧波的飛機(jī)上拍攝的云層動圖,可清晰的看到云彩漂浮在飛機(jī)的下方!各位讀者中肯定有很多經(jīng)歷過飛機(jī)顛簸的狀況,而在晴空湍流的情況比較少,但一般經(jīng)過云層時(shí)會產(chǎn)生比較劇烈的顛簸,這是因?yàn)轱w行器經(jīng)過了上升與下降氣流交替的區(qū)域,嚴(yán)重的時(shí)候甚至?xí)霈F(xiàn)掉高度這種狀況!為什么在大氣中會出現(xiàn)上升氣流呢?我們先從上升氣流開始說起: 一、大氣層中的上升氣流 地球作為距離太陽系中的第三顆行星,盡管距離太陽達(dá)1.5億千米,但地球每秒從太陽獲得的功率高達(dá)1.4千瓦/平方米,是地球表面大氣運(yùn)動、洋流與臺風(fēng)和夏雨等等絕大部分運(yùn)動的能量來源,當(dāng)然上升氣流則只是大氣運(yùn)動中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)! 我們可以將上升氣流簡單的理解為熱空氣上升,這是太陽暴曬下空氣和水汽自然流動行為,但上升氣流并不只是這種成因主要有: 1、受熱空氣形成上升氣流,就是上圖 2、低氣壓形成上升氣流,熱帶氣旋所經(jīng)之處,就會形成上升氣流 3、地形原因形成上升氣流,形成這種上升氣流只需要風(fēng) 而無動力的滑翔機(jī)則完全依靠上升氣流的烘托才能滑翔到更遠(yuǎn)的距離,比如常見的滑翔傘或者比較少見的滑翔機(jī),而動力傘則在滑翔傘的基礎(chǔ)上增加了動力裝置! 上升氣流甚至可以部分“劫持”滑翔機(jī),將滑翔機(jī)托到高空!滑翔運(yùn)動是培養(yǎng)飛行員的重要途徑,而上升氣流則是滑翔機(jī)賴以爬升到高空的唯一途徑,無論在滑翔運(yùn)動中還是在水汽循環(huán)中都是重要的組成部分! 二、水汽循環(huán)與降雨、冰雹 水汽循環(huán)是地球水圈與大氣圈交互的一個(gè)循環(huán),其受熱的水汽上升后凝結(jié)通過氣流輸送到遠(yuǎn)方,在適當(dāng)?shù)臈l件下形成降雨,整個(gè)過程就是一個(gè)完整的水汽循環(huán)! 但在這個(gè)循環(huán)中有一個(gè)問題,無論是上升氣流還是水汽循環(huán),有一個(gè)問題并沒有徹底解決,上升氣流可以托住云彩,那么為什么還能托住雨滴,更不可思議的是居然還能托住冰雹!下面我們來解決一下這個(gè)問題! 上圖是冰雹形成的過程,一般我們將這種形成冰雹的天氣稱為強(qiáng)對流天氣!這是有原因的,無論是下雨還是下冰雹,其原理都差不多,但冰雹有一個(gè)條件是必須在0℃以上,云層頂端必須遠(yuǎn)低于0℃,這時(shí)候所謂的強(qiáng)對流天氣就開始其作用了,其中的強(qiáng)上升氣流會將已經(jīng)凝結(jié)成冰晶的水滴反復(fù)托向高空,而在這反復(fù)的過程中這個(gè)冰晶逐漸成長,最終成為鵪鶉蛋或者雞蛋大小甚至更大的冰雹! 而冰雹的大小則取決與上升氣流的強(qiáng)弱,因此在寒帶地區(qū)或者冬季是不會出現(xiàn)冰雹的!而下雨過程就比冰雹天氣的條件要寬松得多! 比如上升氣流比較小,形成的冰晶很小,下落過程中可能成為雨滴,或者毛毛雨!如果在0℃線以下凝結(jié),那么上升氣流只會將雨滴上托形成更大的雨滴,但氣流終究有一個(gè)極限,當(dāng)再也無法托住雨滴時(shí)候,就下落形成降雨! 三、上升氣流能托住一個(gè)成年人嗎? 要將一個(gè)人托起的氣流大約是40~60米/秒,這在各地比較流行的娛樂風(fēng)洞都有參考風(fēng)速,因?yàn)槊總€(gè)人的迎風(fēng)面積已重量差異,這個(gè)風(fēng)速是會變化的,但一般到55米/秒以上,大部分人都應(yīng)該飛起來了! 垂直娛樂風(fēng)洞的結(jié)構(gòu),原理很簡單,一個(gè)或者多個(gè)大風(fēng)扇的氣流向上吹動,待人體迎風(fēng)面產(chǎn)生的阻力與體重受到的重力相等時(shí)就懸浮了! 簡單的說大氣層中的上升氣流要達(dá)到40-60米/秒才能達(dá)到托起人的目的,但事實(shí)上一般條件下的上升氣流根本達(dá)不到這個(gè)層次,因此想要在云從中將人體托起的可能性是沒有的! 但龍卷風(fēng)可以,準(zhǔn)確的說這是一種由于氣旋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的負(fù)壓抬升可以將完全將人體托起,但被托到高空的人體一旦破壞這個(gè)平衡,比如龍卷風(fēng)消散,那么就會直接從高空跌下,這個(gè)后果是可想而知的! |
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