登陆注册
1894600000011

第11章 变幻莫测的天空——关于气象的小科学(3)

由于城市空气中含有大量的凝结核,故城市中雾的频率较大,这与城市和工业区上空大气污染的加剧有关。城市雾以冬季早晨出现的频率最大,通常从日落后就开始有雾出现,一直要持续到次日清晨日出以后,有时则要到中午前后才消散。城市雾的分布,以市中心区和工业区为最多,且有随着城市规模的不断扩大而增加的趋势。

城市雾的出现,使能见度大下降低,城市交通事故增加,并且阻滞了空气中有害气体和固体微粒的消散,太阳辐照度和日照时数也大大减少。持续而稳定的城市雾,使空气中二氧化硫、烟尘的含量大大增加,对交通运输、电网安全、城市环境和人体健康都具有很大危害。

(1)雾对交通运输的危害

浓雾是影响交通的最危险灾害性天气,大雾天气飞机无法正常起落,影响航空正常动作;大雾笼罩时各种车辆只能低速行驶,尤其是高速公路在大雾天气通常都要关闭铁路交通事故也有不少是浓雾引起的;浓雾也是港口城市最危险的天气。海口和港口附近水道狭窄,明沙暗礁星罗棋布,来往船只特别频繁。大雾时很容易迷失航向造成海损事件。长江口的航行事故中以大雾迷航者最多,尽管有雷达等现代导航设备,仍难根除大雾引起的海难。

(2)加重空气污染

雾出现时地面风速一般较小,近地层气层稳定,不利于污染物的扩散和稀释。近年来随着城市的发展,工厂和汽车排放污染物增多,在风力微弱、相对湿度较大、大气层结稳定或有逆温层存在的晴朗夜晚,大量烟气和极细微的粉尘漂浮在城市上空常形成烟尘雾,城市雾、霾日数增多已成为大气污染的一个标志。

(3)危害人体健康

雾危害人体健康城市雾、霾中的污染物质和致病微生物是危害人体健康的根本原因,酸、氨、酚、苯等有毒有害物质及各种病原微生物滞留其中,积聚到一定浓度就会刺激人体的某些敏感部位,引起气管炎、喉炎、结膜炎和一些过敏性疾病,甚至危及年老体衰者的生命。浓雾天气凝结核与水结合使病菌异常活跃,肺结核、脑膜炎、脊髓灰质炎、感冒等传染病都可通过呼吸道传染。有雾时由于湿度大使人精神不佳感到沉闷,有的人甚至喜怒无常。人在雾中长时间锻炼或劳动,汗液蒸发缓慢,常因热量不易散发而感到不适。

(4)影响供电、通信系统

浓雾中由于空气湿度大且许多污染物颗粒以离子形态漂浮,雾滴沾在输变电设备表层会使绝缘能力迅速下降,超过其抗污能力时会出现线路闪络、微机失控、开关跳闸,从而发生停电、断电故障,严重影响各业生产和生活用电,造成严重经济损失和政治影响。雾滴沾在通信线路表层还会影响微波及卫星通信,使信号锐减、杂音增大、通信质量下降。

知识卡片:

“雾”和“霾”的区别

一般来讲,雾和霾的区别主要在于水分含量的大小:水分含量达到90%以上的叫雾,水分含霾晨量低于80%的叫霾。80%~90%之间的,是雾和霾的混合物,但主要成分是霾。就能见度来区分:如果目标物的水平能见度降低到1千米以内,就是雾;水平能见度在1千米~10千米的,称为轻雾或霾;水平能见度小于10千米,且是灰尘颗粒造成的,就是霾或灰霾。另外,霾和雾还有一些肉眼看得见的“不一样”:雾的厚度只有几十米至200米,霾则有1千米~3千米;雾的颜色是乳白色、青白色,霾则是黄色、橙灰色;雾的边界很清晰,过了“雾区”可能就是晴空万里,但是霾则与周围环境边界不明显。

7.闪电和雷鸣的奥秘

当天空乌云密布,雷雨云迅猛发展时,突然一道夺目的闪光划破长空,接着传来震耳欲聋的巨响,这就是闪电和打雷,亦称为雷电。雷属于大气声学现象,是大气中小区域强烈爆炸产生的冲击波形成的声波,而闪电则是大气中发生的火花放电现象。

闪电现象

雷暴时的大气电场与晴天时有明显的差异,产生这种差异的原因,是雷雨云中有电荷的累积并形成雷雨云的极性,由此产生闪电而造成大气电场的巨大变化。但是雷雨云的电是怎么来的呢?也就是说,雷雨云中有哪些物理过程导致了它的起电?为什么雷雨云中能够累积那么多的电荷并形成有规律的分布?在雷雨云的发展过程中,最主要的起电机制还是由于水滴冻结造成的。只有当云顶呈现纤维状丝缕结构时,云才发展成雷雨云。飞机观测也发现,雷雨云中存在以冰、雪晶和霰粒为主的大量云粒子,而且大量电荷的累积即雷雨云迅猛的起电机制,必须依靠霰粒生长过程中的碰撞、撞冻和摩擦等才能发生。

闪电的形状最常见的是枝状,此外还有球状、片状、带状。闪电的形式有云天闪电、云间闪电、云地闪电。

球形闪电

伴随闪电而来的,是隆隆的雷声。闪电通路中的空气突然剧烈增热,使它的温度高达15000—20000℃,因而造成空气急剧膨胀,通道附近的气压可增至一百个大气压以上。紧接着,又发生迅速冷却,空气很快收缩,压力减低。这一骤胀骤缩都发生在千分之几秒的短暂时间内,所以在闪电爆发的一刹那间,会产生冲击波。冲击波以5000米/秒的速度向四面八方传播,在传播过程中,它的能量很快衰减,而波长则逐渐增长。在闪电发生后0.1—0.3秒,冲击波就演变成声波,这就是我们听见的雷声。

为什么我们总是先看到闪电,后听到雷声?很多同学都有这个疑问,小时认为是先闪电后打雷的呢。其实闪电和雷声是同时发生的,但它们在大气中传播的速度相差很大,光的传播速度要比声音的传播速度快得多,因此人们总是先看到闪电然后才听到雷声。光在空气里差不多每秒钟要走30万公里,用这样的速度,1秒钟可以围绕地球的赤道跑7圈半。声音在空气中每秒钟约走340米,差不多只有光速的九十万分之一。根据这个现象,我们可以从看到闪电起到听到雷声止,这一段时间的长短,来计算闪电发生处离开我们的距离。假如闪电在西北方,隔10秒听到了雷声,说明这块雷雨距离我们约有3400米远。

夜里打雷标志

既然天空里发生一次闪电,就有一次雷声,可有时候我们看到的闪电只一闪而过,而听到的雷声是隆隆不绝的,响好久才停。这是因为天空的闪电,一般是很长的,有的线形闪电长达2~3公里,甚至10公里左右。由于闪电各部分跟我们的距离不同,所以雷声传到我们耳边的时间就有先有后了。另一方面,闪电往往不是发生一次就停下来,常常在一刹那间连续一连串地闪几次,那么当第一次放电的雷声还没有继续,又传来了第二、第三次放电的雷声,先后的雷声混合在一起,就成了隆隆不断的雷声。

另外,当雷声遇到地面、建筑物、高山或天空的云层时,都会发生反射,产生回声。这些回声传到我们耳朵里的时间也是不一致的,因此也就形成了隆隆的雷声。有时候由于几种原因凑到一起,隆隆不绝的雷声甚至可以连续响到1分钟左右才停下来。

闪电通常是在有雷雨云时出现,偶尔也在雷暴、雨层云、尘暴、火山爆发时出现。

知识卡片:

闪电的过程

如果我们在两根电极之间加很高的电压,并把它们慢慢地靠近。当两根电极靠近到一定的距离时,在它们之间就会出现电火花,这就是所谓“弧光放电”现象。

雷雨云所产生的闪电,与上面所说的弧光放电非常相似,只不过闪电是转瞬即逝,而电极之间的火花却可以长时间存在。肉眼看到的一次闪电,其过程是很复杂的。当雷雨云移到某处时,云的中下部是强大负电荷中心,云底相对的下垫面变成正电荷中心,在云底与地面间形成强大电场。在电荷越积越多,电场越来越强的情况下,云底首先出现大气被强烈电离的一段气柱。这种电离气柱逐级向地面延伸,携带巨大电流,沿第一次闪击的路径飞驰向地面,当它离地面5─50米左右时,地面再向上回击,再形成光亮无比光柱,这即第二次闪击。接着又类似第二次那样产生第三、四次闪击。通常由3─4次闪击构成一次闪电过程。

一次闪电过程历时约0.25秒,在此短时间内,窄狭的闪电通道上要释放巨大的电能,因而形成强烈的爆炸,产生冲击波,然后形成声波向四周传开,这就是雷声或说“打雷”。

同类推荐
  • 谁是最倒霉的人

    谁是最倒霉的人

    “哎呀!好痛。”小美早晨又掉床下去了。小美纳闷极了,5米宽的床竟然还能掉下来,她真要佩服死自己了。
  • 潘宫的预言

    潘宫的预言

    讲述了一群来自于军事基地的新学员组成了一支少年冒险小分队,在神秘卷轴的指引下,前往一个又一个充满危险和未知的地带寻找传说中的八大灵戒。他们相继来到核爆炸之后的废墟中,囚禁金发公主的古堡内,非法贩卖人鱼肉的客栈里……最具想象力的奇幻世界,超惊险刺激的冒险旅程,让我们为小伙伴的荣誉而战!文中许多情节来源于孩子们的生活,契合孩子对于未知世界的好奇和探索心理,通过设置种种谜题带领孩子了解科学常识,打开一个充满想象力的国度,懂得自然的规律,人类的延续和宇宙的变迁。
  • 灰色童话书

    灰色童话书

    《灰色童话书》是一本38篇童话组成的小集子,由著名学者、童话创作人安德鲁·兰编著。收录了著名童话《福图内特斯和他的钱袋》《德希米尔和德希米拉的故事》《不解的魔法》《尤蒂和她的七个哥哥》……那些美丽动人的想像伴随多少人走过他们的童年?那些扬善避恶、催人进取的情节是多少人认识世界的第一步?在这个集子中安德鲁·兰先生将为我们展现他的彩色神奇世界。
  • 伊索寓言

    伊索寓言

    《伊索寓言》是一部古希腊寓言的总集,据说是一个名叫伊索的希腊奴隶所讲述的。寓言采取拟人化的手法,有的揭露权贵的愚蠢、残暴,有的总结人生的智慧、经验,教人处世的原则。其形式短小,内容隽永,于浅显生动的语言中,寓意着丰富的人生哲理。
  • 四季的角度

    四季的角度

    故事从早春开始,兔阿庄发现了一把被遗忘的勺子,通过它大家懂得了知识能让人快乐。小巴意外从河里带回一个音乐精灵,春天森林音乐会上便有了陶笛之歌。嗡嗡嗡的夏天,大家刚弄懂蚊子,转眼秋天就来到了。在这个连果子都要让人醉掉的季节,大家学习酿酒,一起看着獾老先生冬眠再帮他轻轻关上房门……翻开这本书,一起开始友谊、快乐和科学的酢浆草森林之旅吧。
热门推荐
  • 诸天贩卖商

    诸天贩卖商

    论如何成为诸天最有钱的人?拥有氪金体质的陈秀无奈叹息,不管在什么地方,没钱都是寸步难行,连修炼都困难。升级打怪太慢,探索遗迹太少,与大宗门友好交流又没有实力,怎么办?叮,发现宿主,绑定宿主,诸天商人系统开启……诸天最大的拍卖会中,陈秀躲在一个阴暗的角落,悄悄掀开衣角,神色严肃的对身边的一位顶尖修士说道:“客人,有喜欢的吗?”
  • 律师男神这生物

    律师男神这生物

    【律师男神vs叶家萌丫头甜宠1v1】叶小柠暗恋了她闺蜜的舅舅沈律四年,人生三大理想:追男神、撩男神、嫁男神。沈律,律政界首屈一指的王牌律师,红圈所诺衡的一把手,雷厉风行,说一不二。高冷禁欲温润如玉的男神却总在叶小柠面前失控。“叶小柠,把衣服穿好!”“叶小柠,自己走还是我抱?”“叶小柠,不准与异性交往过密!”离奇难解的案件,骇人听闻的官司,交织成他世界里的荆榛满目。他展现给她的,却只有柴米油盐酱醋茶的脉脉温情。当沈先生被他的小媳妇儿吐槽不会说情话时,他说:“哪有那么多情话,我看你的每一眼都是表白。”
  • 豪门盛宠:腹黑总裁影后妻

    豪门盛宠:腹黑总裁影后妻

    腹黑总裁情场无敌,却偏偏在她面前屡战屡败。离异影后步步为营,却还是沦陷在他编织的情网之中。去他的事业,金钱,权利,阴谋,他楚染尘这辈子最重要的事就是保护好这个叫方云朵的女人。小虐大宠,结局H
  • 人道永骄

    人道永骄

    失落的祖星!星空人族的祖地,也是数百万年以来人族一直在找寻的地方。数百万年以前,人族祖星神秘失踪,以至于人族气运骤降。星空中,人族的处境越来越艰难,人族该何去何从?蓝星上,一个外来的灵魂又会给这个古老而又神秘的星球带来什么样的变化?
  • 一瞥一笑为倾君

    一瞥一笑为倾君

    我,陈梓灵来自二十二世纪的顶级杀手,在一次任务中,被自己的好闺蜜刺杀,然后····就华丽丽地穿越了!所以说,防火防盗,防闺蜜啊!在我穿越来的第一天,便被告知,必须立刻马上嫁给暴君煜王,想我陈梓灵几千本穿越小说可不是白看的,可这暴君煜王的心,我却怎么也猜不透。跟鸡拜堂,在新婚之夜发现暴君是个受,而被赶出新房,给暴君和他的男宠腾地方!不能玩,不能吃,瞬间感觉世界无爱了啊!还我小说梗,还我帅气温柔大男主啊~~可那又怎样,姐是打不死的小强,暴君王爷还有什么招,尽管使出来吧!
  • 暗黑纪元之末世血月

    暗黑纪元之末世血月

    尸族?幻术控制变小弟!虫族?炭烤甲虫美滋滋!龙族?载我扶摇九万里!我是谁?说来你不信……以前我是个屌丝,直到我被丧尸刨了一下。我以为我凉了,可斑爷居然给我送来写轮眼!于是……拳打小虫虫!脚踹小龙龙!我杨源!发誓要保护好身边所有的人!“牲口,你须佐能乎呢!顶不住啦!”“哦哦!这就来!”
  • 天地异志录

    天地异志录

    这本书讲的是一个宅男穿越到了神话世界,并华丽地变身了。后来,她才知道一切早已注定,她能否打破宿命呢,敬请期待。
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 明日方舟的终结者

    明日方舟的终结者

    一个满是秘密的主角经历两次穿越,最终来到明日方舟的一只人畜无害的终结者的日常。我有故事,你要听吗?这是一个悲情的人旅途,以及内心的挣扎,他或许很冷酷,但绝不无情。注:可能有点毒。建议先把作品相关先看完。
  • 贫道下山的那几年

    贫道下山的那几年

    师父说,山下的世界,是一张让人沉沦的网,最容易消磨修道人的心。师父说,山下的女人,一个个如狼似虎,吃人不吐骨头。师父还说……阿弥陀佛,既然山下那么恐怖,贫道更应该下山,拯救众生。