云中降落的水滴——雨

    云中降落的水滴——雨简单地说，雨其实就是从云中降落的水滴。雨的成因多种多样，它的表现形态也各具特色，有毛毛细雨，有连绵不断的阴雨，还有倾盆而下的阵雨。雨水是人类生活中最重要的淡水资源，植物也要靠雨水的滋润而茁壮成长。但暴雨造成的洪水也会给人类带来巨大的灾难。

    地球上的水受到太阳光的照射后，就变成水蒸气被蒸发到空气中去了。水汽在高空遇到冷空气便凝聚成小水滴。这些小水滴都很小，直径只有0.01～0.02毫米，最大也只有0.2毫米。它们又小又轻，被空气中的上升气流托在空中。就是这些小水滴在空中聚成了云。这些小水滴要变成雨滴降到地面，它的体积要增大100多万倍。

    这些小水滴是怎样使自己的体积增长到100多万倍的呢？它主要依靠2个手段，①凝结和凝华增大；②依靠云滴的碰撞并增大。在雨滴形成的初期，云滴主要依靠不断吸收云体四周的水汽来使自己凝结和凝华。如果云体内的水汽能源源不断得到供应和补充，使云滴表面经常处于过饱和状态，那么，这种凝结过程将会继续下去，使云滴不断增大，成为雨滴。但有时云内的水汽含量有限，在同一块云里，水汽往往供不应求，这样就不可能使每个云滴都增大为较大的雨滴，有些较小的云滴只好归并到较大的云滴中去。

    如果云内出现水滴和冰晶共存的情况，那么，这种凝结和凝华增大过程将大大加快。当云中的云滴增大到一定程度时，由于大云滴的体积和重量不断增加，它们在下降过程中不仅能赶上那些速度较慢的小云滴，而且还会“吞并”更多的小云滴而使自己壮大起来。当大云滴越长越大，最后大到空气再也托不住它时，便从云中直落到地面，成为我们常见的雨水。

    为测定降雨量的大小，气象工作人员在地面观测场的露天放置一个直径为20厘米的金属圆筒雨量器，它一天24小时所接收到的雨量就是日降雨量，可用量杯量出。我国中央气象局规定：凡日降雨量在10毫米以下的称为小雨，10～25毫米为中雨，25～50毫米为大雨，50毫米以上称为暴雨。我国暴雨强度最大、雨量最多的地方是台湾省。1967年10月17日，台湾省的新寮地区曾发生过雨量达1672毫米的纪录，接近非洲南部留尼旺岛日降雨量1870毫米的世界纪录。

    1.雨的好处与坏处

    首先，我们讲一下雨的好处。

    （1）雨是地球水循环不可缺少的一部分，是几乎所有的远离河流的陆生植物补给淡水的重要方法。

    （2）雨可以灌溉农作物，利于植树造林。

    （3）雨能够减少空气中的灰尘，能够降低气温。

    （4）降雨利于水库蓄水，可以补充地下水，可以补充河流水量利于发电和航运。

    （5）降雨可以隔绝嘈杂的世界，营造安宁的环境，可以催眠，可以洗刷街道。

    那么，雨的坏处都有哪些呢？

    （1）过多的降雨会影响植物生长。

    （2）我国长江中下游地区每逢梅雨季节，就会出现一段持续较长的阴沉多雨天气，此时百物极易获潮霉烂。

    （3）雷阵雨来袭时，往往会出现狂风大作、雷雨交加的天气现象。大风来时飞沙走石，掀翻屋顶吹倒墙。风雨之中，街上的东西随风起舞，被吹得到处都是，甚至还会连根拔起大树。

    （5）持续的雨天也会影响人的情绪，使人觉得烦闷、压抑。

    （6）雨下多了会导致交通堵塞。

    （7）雨或多或少侵蚀着许多建筑物。

    2.连绵不断的梅雨

    连绵不断的梅雨造成街道积水居住在长江中下游的人们，往往有这样的体验：晴雨多变的春天一过，初夏随着而来，但不久，天空又会云层密布，阴雨连绵，有时还会夹带着一阵阵暴雨。这就是人们常说的“梅雨”季节来临了。

    那么，梅雨是怎么形成的呢？

    我国长江中下游地区，通常每年6月中旬到7月上旬前后，是梅雨季节。天空连日阴沉，降水连绵不断，时大时小。所以我国南方流行着这样的谚语：“雨打黄梅头，四十五日无日头。”持续连绵的阴雨、温高湿大是梅雨的主要特征。

    与同纬度地区的气候迥然不同，梅雨是指一定地区和一定季节内发生的天气和气候现象。研究发现，欧亚大陆在北纬20°~40°，为副热带高压和西风带交替控制的地带。大陆西岸，夏季受副热带南压东侧下沉气流控制，天气晴朗少云，气候炎热干燥；冬季在西风带影响下，从大西洋带来暖湿空气，形成较多的降水，使气候变得温和多雨。即表现为副热带夏干冬湿的地中海式气候。大陆东岸，夏季受副热带高压西侧控制，下沉空气原来也较干，但从暖湿海面吸收大量水汽，因而带来丰沛的降水，产生了副热带湿润气候。这里由于海陆对比十分强烈，形成了独特的季风气候，其显著特点是夏雨冬干，雨量集中在夏季，恰与地中海式气候相反。如果和同纬度的英国东岸比，也是截然不同。美国东岸中纬地带夏季风来临前后就不会出现长时期的阴雨天气，人们从未有长期天气闷热之感，发霉现象难以出现。可见，在同一纬度上降水季节迥然不同。所以，在世界上，只有我国长江中下游两岸，大致起自宜昌以东、北纬29°~33°的地区以及日本东南部和朝鲜半岛最南部有梅雨出现。也就是说，梅雨是东亚地区特有的天气气候现象，在我国则是长江中下游特有的天气和气候现象。

    “梅雨”的名称是怎么得来的呢？原来它源于我国的一个气象名词。梅雨，在古代常称为黄梅雨。早在汉代，就有不少关于黄梅雨的谚语；在晋代已有“夏至之雨，名曰黄梅雨”的记载；自唐宋以来，对梅雨更有许多妙趣横生的描述。唐代文学家柳宗元曾写过一首咏《梅雨》诗：“梅实迎时雨，苍茫值晚春，愁深楚猿夜，梦断越鸡晨。海雾连南极，江云暗北津，素衣今尽化，非为帝京尘。”其中的“梅实迎时雨”，指梅子熟了以后，迎来的便是“夏至”节气后“三时”的“时雨”。现在气象上的梅雨是泛指初夏向盛夏过渡期间的一段阴雨天气。

    梅雨时节，无孔不入的霉菌给生产和生活都带来危害。由于梅雨时节空气湿度很大，粮食如没有晒干或贮存不当，就很容易霉变。衣服如果没有洗涤干净和彻底晒干，草率地收进衣箱，不管是纯棉的、羊毛的，或者是混纺的都会长霉。木材、家具等生霉现象司空见惯，而胶鞋、轮胎、橡胶管、塑料制品也会生霉，造成木料霉烂、橡胶老化、塑料脆裂和失去光泽。霉菌还能在油漆涂层上生长，使油漆黯然失色；霉菌能使电线漏电，有可能引起火灾；霉菌连玻璃也不放过，照相机、摄像机和显微镜如果保存不当，霉菌就会在镜头上结成网状菌丝，使镜头的透光度大为降低，甚至报废。

    防止生霉的措施有通风、日晒、干燥和涂撒防霉剂。晴天时，居室、仓库要通风，不让喜欢阴暗潮湿环境的霉菌滋生。衣服、被褥要在出太阳时及时晾晒；照相机、摄像机、显微镜等精密器械可在梅季到来之前擦干净，密封保存，并在密封器内放干燥剂；皮鞋及家具可涂防霉油与涂料；放橡胶、木材的仓库可喷洒福尔马林防霉。

    3.世界各地奇怪的雨

    我们都知道雨是无色透明的液体，可是世界上有很多地方都下过奇怪的雨。

    （1）黄色的雨。在我国的兴安岭地区，每年5—6月期间，会落下奇怪的“杏黄雨”。其实，那是松花粉染色的结果。因为这时期，正当松花盛开的季节，林海上空的黄色花粉和水汽黏在一起，便成了“黄雨”。还有一种“杏黄雨”，是龙卷风把地上的黄泥浆卷到天空，与雨水混合到一起降落下来。

    （2）红色的雨。1608年，在法国一个小城中，曾降落一场十分可怕的“血雨”。深红色的雨点哗哗地落下来，大地染上血色。后来知道，这场“血雨”是由大西洋的庞大气旋从北非沙漠地带，把大量微红色和赭石色的尘土带入空中，并和雨点相混，一起落下来的缘故。

    （3）银币雨。1940年，在苏联的一个小村庄里竟然下了一阵银币雨，村民们争相拾拣，认为是“上天的恩赐”，其实是暴雨把古代埋在地里的银币冲刷出来后，被一股旋风卷到村庄上空降落下来的。

    （4）报时雨。在印度尼西亚爪哇岛南部的土隆加贡，每天都要下2场非常准时的大雨：第一次是下午3点钟，第二次是下午5点半。人们把这种准时下的大雨，叫做“报时雨”。那些地处偏僻的山村小学，过去因没有钟，就以下雨作为学校作息时间：第一次是上学时间，第二次是放学时间。多少年来，大雨十分“遵守时间”，从未发生过差错。

    （5）自控雨。在我国云南，有一个盆地，只要高声呼喊，就会出现雨。这是因为空气对流被呼喊声干扰，加上独特的地形，使冷热空气相互碰撞，导致雨从天而降。

    除此之外，世界各地还有各种有趣的雨，比如沙丁鱼雨、橘子雨、青蛙雨、麦子雨、珍珠雨等。

    冰晶形成的雪

    雪和雨一样，都是云滴凝结而成。当云中的温度在0℃以上时，云中没有冰晶，只有小水滴，这时只会下雨。如果云中和下面空气温度都低于0℃，小水滴就凝结成冰晶、雪花，下落地面。

    在天空中运动的水汽怎样才能形成降雪呢？是不是温度低于0℃就可以了？不是的，水汽想要结晶，形成降雪必须具备2个条件：

    （1）水汽饱和。空气在某一个温度下所能包含的最大水汽量，叫做饱和水汽量。空气达到饱和时的温度，叫做露点。饱和的空气冷却到露点以下的温度时，空气里就有多余的水汽变成水滴或冰晶。因为冰面饱和水汽含量比水面要低，所以冰晶生长所要求的水汽饱和程度比水滴要低。也就是说，水滴必须在相对湿度（相对湿度是指空气中的实际水汽压与同温度下空气的饱和水汽压的比值）不小于100%时才能增长；而冰晶呢，往往相对湿度不足100%时也能增长。例如，空气温度为-20℃时，相对湿度只有80%，冰晶就能增长了。气温越低，冰晶增长所需要的湿度越小。因此，在高空低温环境里，冰晶比水滴更容易产生。

    冰晶形成的雪花（2）空气里必须有凝结核。有人做过试验，如果没有凝结核，空气里的水汽过饱和到相对湿度500%以上的程度，才有可能凝聚成水滴。但这样大的过饱和现象在自然大气里是不会存在的。所以没有凝结核的话，我们地球上就很难能见到雨雪。凝结核是一些悬浮在空中的很微小的固体微粒，最理想的凝结核是那些吸收水分最强的物质微粒，比如说海盐、硫酸、氮和其他一些化学物质的微粒。所以我们有时见到天空中有云，却不见降雪。在这种情况下人们往往采用人工降雪。

    下雪时的景致美不胜收，但科学家和工艺美术师赞叹的还是小巧玲珑的雪花图案。远在100多年前，冰川学家们已经开始详细描述雪花的形态了。

    西方冰川学的鼻祖丁铎耳在他的古典冰川学著作里，这样描述他在罗扎峰上看到的雪花：“这些雪花……全是由小冰花组成的，每一朵小冰花都有6片花瓣，有些花瓣像山苏花一样放出美丽的小侧舌，有些是圆形的，有些又是箭形的，或是锯齿形的，有些是完整的，有些又呈格状，但都没有超出六瓣型的范围。”

    在我国，早在公元前100多年的西汉文帝时代，有位名叫韩婴的诗人，他写了一本《韩诗外传》，在书中明确指出，“凡草木花多五出，雪花独六出。”

    雪花的基本形状是六角形，但是大自然中却几乎找不出两朵完全相同的雪花，就像地球上找不出两个完全相同的人一样。许多学者用显微镜观测过成千上万朵雪花，这些研究最后表明，形状、大小完全一样和各部分完全对称的雪花，在自然界中是无法形成的。

    在已经被人们观测过的这些雪花中，再规则匀称的雪花也有畸形的地方。为什么雪花会有畸形呢？因为雪花周围大气里的水汽含量不可能左右上下四面八方都是一样的，只要稍有差异，水汽含量多的一面总要增长得快些。

    世界上有不少雪花图案搜集者，他们像集邮爱好者一样收集了各种各样的雪花照片。有个名叫宾特莱的美国人，花了毕生精力拍摄了近6000张照片。前苏联的摄影爱好者西格尚，也是一位雪花照片的摄影家，他的令人销魂的作品经常被工艺美术师用来作为结构图案的模型。日本人中谷宇吉郎和他的同事们，在日本北海道大学实验室的冷房间里，在日本北方雪原上的帐篷里，含辛茹苦20年，拍摄和研究了成千上万朵的雪花。

    我们常见的雪是白色的，但有时也会出现红雪、黄雪、黑雪、绿雪、褐雪等彩雪，它们都是在特殊的环境和条件下形成的。例如，在那些终年冰封的永久性冰雪地带，生长着大量的含有红色素的藻类，白雪就被红藻黏染而成红雪；绿雪常见于北极、西伯利亚和阿尔卑斯山等地，它主要是由绿藻类的雪生衣藻和雪生针联藻的大量繁殖而形成的；在我国天山东段与沙漠相邻的地区，有时会出现因夹着黄色尘土而使白雪变黄的黄雪。

    “瑞雪兆丰年”是我国广为流传的农谚。在我国北方，一层厚厚而疏松的积雪，就像是给小麦盖了一床御寒的棉被，积雪还能为农作物储蓄水分。此外，雪还能增强土壤肥力。据测定，每1升雪水里，约含氮化物7.5克，雪水渗入土壤，就等于施了一次氮肥。用雪水喂养家畜家禽、灌溉庄稼都可收到明显的效益。雪对人类也有害处，在三四月份的仲春季节，如突然因寒潮侵袭而下了大雪，就会造成冻寒。所以农谚说：“腊雪是宝，春雪不好。”

    水汽凝结的雾

    当空气容纳的水汽达到最大限度时，就达到了饱和。气温愈高，空气中所能容纳的水汽也愈多。1立方米的空气，气温在4℃时，最多能容纳的水汽量是6.36克；而气温是20℃时，1立方米的空气中最多可以含水汽量是17.30克。如果空气中所含的水汽多于一定温度条件下的饱和水汽量，多余的水汽就会凝结出来，当足够多的水分子与空气中微小的灰尘颗粒结合在一起，同时水分子本身也会相互黏结，就变成小水滴或冰晶，悬浮在近地面的空气层里，这就形成了雾。雾和云都是由于温度下降而造成的，雾实际上也可以说是靠近地面的云。

    浓雾笼罩下的高速公路

    白天温度比较高，空气中可容纳较多的水汽。但是到了夜间，温度下降了，空气中能容纳的水汽的能力减少了，因此，一部分水汽会凝结成为雾。特别在秋冬季节，由于夜长，而且出现无云风小的机会较多，地面散热较夏天更迅速，以致地面温度急剧下降，这样就使得近地面空气中的水汽容易在后半夜到早晨达到饱和而凝结成小水珠，形成雾。秋冬的清晨气温最低，便是雾最浓的时刻。

    雾形成的条件：①冷却，②加湿，③有凝结核。雾消散的原因：①下垫面的增温，雾滴蒸发；②风速增大，将雾吹散或抬升成云；③湍流混合，水汽上传，热量下递，近地层雾滴蒸发。雾的持续时间长短，主要和当地气候干湿有关：一般来说，干旱地区多短雾，多在1小时以内消散，潮湿地区则以长雾最多见，可持续6小时左右。此外，有雾还不能有风。不然，空气中的小水珠被风吹散，雾也聚不起来。

    当你攀登黄山、庐山、泰山时，也许都有这样的体会：有时从山下看去，山上白云缭绕，山峦隐没其中。当登上山顶后，山峦清晰可见，白云却在我们的脚下，人如同在雾里一般。根据水平能见度的不同，雾可分为重雾、浓雾、大雾、中雾和轻雾。重雾的水平能见距离不到50米；浓雾的水平能见距离为50～200米；大雾的水平能见距离为200～500米；中雾的能见距离为500～1000米，轻雾的能见距离在1000米以上。

    1.雾的种类

    （1）辐射雾：辐射雾是地面空气因夜间辐射散热冷却达到水汽过饱和状态后形成的。这种雾大多出现在晴朗、微风、近地面水气又比较充沛的夜间或早晨。辐射雾的出现，一般表示当天的天气晴好，因此有“十雾九晴”的说法。

    （2）平流雾：暖而湿的空气作水平运动，经过寒冷的地面或水面，逐渐冷却而形成的雾，气象上叫平流雾。

    （3）蒸发雾：即冷空气流经温暖水面，如果气温与水温相差很大，则因水面蒸发大量水汽，在水面附近的冷空气便发生水汽凝结成雾，这时雾层上往往有逆温层存在，否则对流会使雾消散，所以蒸发雾范围小，强度弱，一般发生在下半年的水塘周围。

    （4）上坡雾：这是潮湿空气沿着山坡上升，绝热冷却使空气达到过饱和而产生的雾。这种潮湿空气必须稳定，山坡坡度必须较小，否则形成对流，雾就难以形成。

    （5）锋面雾：锋面雾经常发生在冷、暖空气交界的锋面附近，锋前锋后均有，但以暖锋附近居多。锋前雾是由于锋面上面暖空气云层中的雨滴落入地面冷空气内，经蒸发，使空气达到过饱和而凝结形成；而锋后雾则由暖湿空气移至原来被暖锋前冷空气占据过的地区，经冷却达到过饱和而形成的。因为锋面附近的雾常跟随着锋面一道移动，军事上就常常利用这种锋面雾来掩护部队，向敌人进行突然袭击。

    （6）冰雾：当任何类型的雾气里的水滴被冷凝为冰片时便会生成冰雾，常见于南北极。

    （7）谷雾：谷雾通常发生在冬天的山谷里。当较重的冷空气移至山谷里，暖空气同时亦在山顶经过时产生了温度逆增现象，结果生成了谷雾，而且可以持续数天。

    （8）烟雾：通常所说的烟雾是烟和雾同时构成的固、液混合态气溶胶，如硫酸烟雾、光化学烟雾等。城市中的烟雾是另一种原因所造成的，那就是人类的活动。北方冬季的早晨和晚上正是供暖锅炉供热的高峰期，大量排放的烟尘悬浮物和汽车尾气等污染物在低气压、风小的条件下，不易扩散，与低层空气中的水汽相结合，比较容易形成烟尘（雾），而这种烟尘（雾）持续时间往往较长。

    2.雾与天气变化

    雾是千变万化、纷繁复杂的，但常见的雾不外乎辐射雾、平流雾2种。现象虽纷纭，本质都是一个：水汽遇冷凝结而成。有时雾出预报晴，有时雾出预报雨，似乎混乱不堪，但是只要掌握了辐射雾、平流雾的特征，多方观察，仔细分析，就能准确地抓住雾与天晴、下雨的规律，预测天气了。

    雾与未来天气的变化有着密切的关系。自古以来，我国劳动人民就认识这个道理了，并反映在许多民间谚语里。如：“黄梅有雾，摇船不问路。”这是说春夏之交的雾是雨的先兆，故民间又有“夏雾雨”的说法。又如：“雾大不见人，大胆洗衣裳。”这是说冬雾兆晴，秋雾也如此。

    准确地看雾知天，还必须看雾持续的时间。辐射雾是由于天气受冷、水汽凝结而成，所以白天温度一升高就烟消云散，天气晴好；反之，“雾不散就是雨。”雾若到白天还不散，第二天就可能是阴雨天了，因此民谚说：“大雾不过晌，过晌听雨响。”

    为什么同样是雾，有的兆雨，有的兆晴呢？

    这要从气象学的知识里得到解释。

    秋冬季节，北方的冷空气南下后，随着天气转晴和太阳的照射，空气中的水分含量逐渐增多，这也就是我们说的辐射雾，因此秋冬的雾便往往能预报明天的好天气。春夏季节的雾便不同了，它大多来自海上的暖湿气流，碰到较冷的地面，下层空气变冷，水汽就凝结成雾，这就是平流雾。它是海上的暖湿空气侵入大陆，突然遇冷而形成的。这些暖湿气流与大陆的干冷空气相遇，自然就阴雨绵绵。所以，春夏雾预示着天气阴雨。

    雾与天气的关系如此密切，故可以看雾知天气的变化了。不过，上述的关于辐射雾、平流雾的解释只是就大体情况而言的。雾与天气的关系并不如此简单，还有许多复杂的内容，因此不能生搬硬套，而要具体情况具体分析。也就是说，要准确地看雾知天，还要作多方面观察、分析，进行综合判断。

    3.雾的影响与人类健康

    雾是对人类交通活动影响最大的天气之一。由于有雾时的能见度大大降低，很多交通公具都无法使用，如火车、飞机等；或使用效率降低，如汽车、轮船等。

    雾一多就表示空气中灰尘变多（例如“雾都”伦敦），这是危害人的健康的。有些人锻炼身体很有毅力，不论什么天气，从不间断。其实，有毅力是好事，但天天坚持也未必正确，比如雾天锻炼就有些得不偿失。雾天，污染物与空气中的水汽相结合，将变得不易扩散与沉降，使得污染物大部分聚集在人们经常活动的高度。而且，一些有害物质与水汽结合，会变得毒性更大，如二氧化硫变成硫酸或亚硫化物，氯气水解为氯化氢或次氯酸，氟化物水解为氟化氢。因此，雾天空气的污染比平时要严重得多。还有一个原因也需要强调一下，那就是组成雾核的颗粒很容易被人吸入，并容易在人体内滞留，而锻炼身体时吸入空气的量比平时多很多，雾天锻炼身体吸入的颗粒会很多，这更加加剧了有害物质对人体的损害程度。如长时间滞留在这种环境中，人体会吸入有害物质，消耗营养，造成机体内损，极易诱发或加重疾病，尤其是一些患有对环境敏感的疾病，如支气管哮喘、肺炎等呼吸系统疾病的人，会出现正常的血液循环阻碍，导致心血管病、高血压、冠心病、脑出血等。

    专家提醒，大雾天气人们要减少户外活动时间，在户外时戴上围巾、口罩，保护好皮肤、咽喉、关节等部位，中老年、儿童、身体虚弱的人更应重点防护。知识点冰晶冰晶，是水汽在冰核上凝华增长而形成的固态水成物。它以一些尘埃为中心从而与水蒸气一起在较低的温度下形成一个像冰一样的物质，在冰晶增长的同时，冰晶附近的水汽会被消耗。所以，越靠近冰晶的地方，水汽越稀薄，过饱和程度越低。

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