雪是由大量白色不透明的冰晶和其聚合物组成的降水6047acom:,水汽经过第二次相变就具备回到地面的条件

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雪是由大量白色不透明的冰晶和其聚合物组成的降水6047acom:,水汽经过第二次相变就具备回到地面的条件

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天空中的云是一种自然现象,它给我们带来的雨水滋润着地球上的万物生长、同时也构成了水循环中重要的一环。晴朗的天空经常因为有富于变化的、多姿多彩的云的装扮更增添了诗情画意和人们无限的遐想,而当阴云密布、遮天蔽日时恐怕是雷暴和暴雨天气就要来临了。雾,可称为接地的云,当大雾弥漫时,不但为人们的交通出行带来种种不便,而且由于水汽含量增加,附着更多的有害气溶胶颗粒物和病毒细菌,为人类健康带来隐患。云和雾与我们的日常生活息息相关,它们的形成都与大气中的水汽凝结有关。

呼风唤雨,这是人类历来的梦想,但要把这个梦想变为现实,还必须依靠科学。大气科学是研究大气中发生的各种自然现象和循环的学科,它也是实现人类呼风唤雨梦想的科学基础。

雪是水或冰在空中凝结再落下的自然现象,或指落下的雪花。雪是水在固态的一种形式。雪只会在很冷的温度及温带气旋的影响下才会出现,因此亚热带地区和热带地区下雪的机会较微。

说实话,我们每天都在呼吁广大群众要节约用水,不能浪费水资源,以免造成水资源的浪费和枯竭。但是这只是对于人类来说,因为人类所需要的是淡水资源,但是在地球看来,这些水资源是稳稳当当的存放在地球上,总量一直没有变化,甚至有可能还会增加,这是为什么呢?

大气里中水汽并不多,最多时也只占大气的百分之四。我们在日常生活中经常会觉得空气有时比较潮湿,有时却很干燥,就是因为空气中的水汽有时多、有时少的缘故。我们用空气湿度的大小来表示大气中所含水汽多少,该物理量可以通过仪器测量出来。

大气水循环是地面和大气中水物质的循环过程,它是地面清洁水的主要来源,也是驱动大气中各种运动所需能量的主要来源之一。大气水循环整体说来并不复杂,它包括蒸发过程、成云过程和成雨过程。

雪是由大量白色不透明的冰晶和其聚合物组成的降水。

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由于地心引力的作用,地面附近空气比较稠密,越往高处,空气越稀薄。大部分空气聚集在从地面往上大约十公里的这层大气里,而大气中的水汽则几乎全部聚集在这一层次里。雨、露、霜、雪是由大气中的水汽形成的,所以它们主要产生于大气层的下部。

更详细地说,地表水是液态或固态的,它们通过蒸发过程变为气态的水汽,这就是蒸发过程,是水的第一次相变。水汽在大气中随气流运动,但在再一次相变之前它是不可能回到地面的。水汽要回到地面,必须再经过一次相变,如凝结或凝华,从气态又变成液态或固态的云滴,这就是成云过程。水汽经过第二次相变就具备回到地面的条件,但它不一定就能回到地面,因为云滴太小太轻,它飘浮在大气中掉不下来,在某些条件下它还会再一次蒸发又回到气态。为了要使云滴回到地面,它必须长大到一定大小,这一使许多小云滴合并成大的雨滴的过程就是成雨过程。自然云中云滴可以通过凝结过程或碰并过程使云滴长大,当它长大到一定尺度就可以成为降水,战胜引力掉到地面,例如直径大于200微米云滴就有可能掉到地面成为毛毛雨,直径大于500微米就会形成雨滴或各种固态降水物。

水是地球上各种生灵存在的根本,水的变化和运动造就了我们今天的世界。在地球上,水是不断循环运动的,海洋和地面上的水受热蒸发到天空中,这些水汽又随着风运动到别的地方,当它们遇到冷空气,形成降水又重新回到地球表面。这种降水分为两种:一种是液态降水,这就是下雨;另一种是固态降水,这就是下雪或下冰雹等。

在初中有认真上化学的同学都知道,水在地球上有三种形态,固态,气态,液态,分别对应,冰,水汽,水,这三种形态来来回回互相转换,天气热了,水资源蒸发形成水蒸气上升到天空,在天空的水蒸气堆积成云,到一定程度聚集成水滴,就以下雨的形式落到地面,变成水,而在一些寒冷地区,水变成冰的形式,所以说,水在地球上的总量其实是恒定不变的。而造成水资源枯竭的假象其实是由于水资源局部转移的问题,但总的来说,地球上的水一直维持着动态平衡。

大气中的水汽主要来自地球表面。江河湖海中的水,潮湿的土壤,动、植物中的水分,时刻被蒸发到空气中。寒冷地区的冰雪,也在缓慢地升华。这些水汽进入大气后,成云致雨,或凝聚为霜露,然后又返回地面,渗入土壤或流入江河湖海。以后又再蒸发,再凝结下降。因此,在自然界里,水分周而复始地循环着,并在循环运动中不断改变着自身的状态。液态的水,可以凝固为固态的冰,也可以蒸发为气态的水汽;气态的水汽可以凝结为液态的云、雾、雨、露,也可以凝华为固态的冰晶、雪、霜;而固态的冰、雪、雹、霜可以融化为液态的水,也可以升华为气态的水汽因而雨、露、霜、雪就是这种水分循环过程中的产物。

形成降雨的条件

雪大多降自雨层云和高层云,降水强度变化较慢;冷天积雨云的降雪有阵性特征,称为阵雪。

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水汽在不但水循环中扮演着重要的角色,作为大气中含量最丰富和最不稳定的温室效应气体,在地球的辐射收支平衡、能量传输中起着重要作用。在大气辐射传输过程中,水汽既吸收来自太阳的短波辐射,也吸收来自地球的长波辐射。水的相变在大气物理过程中起到了重要的作用,某地在水汽蒸发过程中消耗能量,而在完全不同的地方会因水汽的凝结而释放能量。在大气能量传输过程中,由于水的蒸发输送产生的潜热是能量从赤道向高纬度地区输送的重要途径。

从上面关于水循环过程的讨论中我们必需注意两个关键问题:一是相变;二是其中的能量需求。

降雪由大量不同大小的雪晶组成,一般小的比较多。为了描述同时下落的雪晶群体的大小分布特征,常用雪晶谱或雪晶溶化后的溶液谱。

具体来说,首先,当太阳光照射在地球表面,而海洋、河流以及湖泊内的水分子上吸收太阳辐射热后,便蒸发到大气中去,一旦水汽过饱和,水分子就会聚集在空气中的微尘周围,形成了云;当然,一些生长在地表的植物也可以通过茎叶的蒸发将水扩散到大气中,也是初中的生物知识。接下来,水分子进入大气后随气流运动,在一定条件下,遇冷凝结形成降水,以雨或雪的形式降落到地面,降水不但给地球带来淡水,养育了千千万万的生命,同时,还能净化空气,把一些天然的和人为的污物从大气中洗去。

因此全球性的水循环驱动了能量在全球的重新分配,大气水汽影响着云的生成和降水的分布。大量的水汽是形成云的先决条件,组成云体的单个云雾滴和冰晶是通过凝结或凝华作用产生的,当相对湿度大于100%时,水汽凝结成水滴或直接凝华成冰晶,这些云雾滴和冰晶又通过蒸发和降水过程而消失,云体或云系之所以能持续存在是由于新的云粒子,包括云雾滴和冰晶的不断产生而实现的。水汽凝结生成云的过程中释放能量,这影响着大气的动力学结构,使大气垂直稳定度发生改变,从而影响了天气系统的形成和降水的类型,引起气候和天气系统的演变。

前面已经提到大气水循环中包含了2次相变过程,这是由于地表水和大气中水汽的相态是不同的,水循环过程是通过第一次相变把地表水变成气态的,再经过第二次相变过程又变成液态或固态,这才能回到地面。这一点是很重要的,因为大气中的水汽,如果它没有机会经过第二次相变过程变成液态或固态的水,它们是回不到地面的,也就是说,虽然水汽很多,但它们没有机会发生相变,那么它们就不可能形成降水。

雪晶主要是在云中凝华增大的,首先在冷云中通过冰核的作用产生冰晶,通过凝华长大成雪晶,以后还能撞冻过冷水滴而长大。雪晶撞冻过冷水滴很多时,外形会改变。雪晶具有各种各样的形状,这同它们生长环境的温度和湿度有关。

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因此只有那些有机会发生相变的水汽才会对降水有供献。从这个意义上来说,对某一地区某一时段而言,单纯水汽多少并不能决定会有多少降水,决定降水多少的是那些已经发生了第二次相变的水量,这才是降水的资源。

降雪量同所有降水量一样,用相当的水层厚度来度量,单位是mm。实用上有时也用降雪在平地上所累积的深度来度量,称为积雪深度。

最后,当降水到达地面时,一部分渗入地下,补给地下水;一部分从地表流掉,补给河流.地表的流水,即径流可以带走泥粒,导致侵蚀;也可以带走细菌、灰尘和化肥、农药等,因而径流常常是被污染的。最后回归大海,水又回到海洋以及河流、湖泊等蒸发点。这就是地球上的水循环。不过总体来说,大气中的水,从蒸发进入大气,到形成降水离开大气,平均来说,完成一次循环要8~10天;世界大洋中的水,如果都要蒸发进入大气,完成一次水分循环的过程,需要3000~4000年.那么有些人会说,水蒸气不会通过大气层逃到地球外面去吗?其实不然,因为当水蒸气上升到一定高度后,遇冷凝结,便会聚集成水滴,受地球重力作用,最后形成降雨,当然,如果是人为操作,那另当别论,比如,宇航员通过宇宙飞船将大量的水携带到太空。

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