云的形成過程
更新時間:2024-09-28 19:09 > 來源:98作文網(wǎng) 時事論據(jù)文章摘要:云的這景致無論怎樣的旖旎,怎樣的讓人留戀,也終將歸于平淡,甚至慢慢忘卻!云的形春風化怨凡心渡,盈袖墨跡淚始干。云的形成他說:&ldquo。云的形成過我沒有朋友,因為彼此不是同類!云的形成過程曾兩心相系,今夕,卻天涯各一方。形成我對自己說:差一點...... 差一點,我就愛上你了...... 不過,幸好......你不愛我...... -------2011.01,26 他城舊年,隨筆。
水汽雖為產(chǎn)生云的原因之一,但空氣不能迅速增加極多的水汽以使其飽和,因此產(chǎn)生云的先決條件就在于冷卻作用,而冷卻作用有接觸冷卻、混合冷卻與絕對冷卻三種。
云的生成以藉由絕對冷卻為主,例如暖濕氣流超越山嶺而被迫舉升。在上升過程中因膨脹而冷卻,使水汽凝結而形成云。
云朵形成的頻率對天氣和氣候有著重要的影響。雖然云看起來經(jīng)常是相當?shù)佚嫶蠖駥崳梢猿浞值刈钃蹶柟?,但它所包含的水分卻著實少得令人吃驚。相較于液態(tài)水每立方公尺103公斤 的密度,云內的液態(tài)水含量平均只有二百萬分之一。
這是因為云塊里大部分的空間是空氣,液態(tài)水所占的空間不及百萬分之一,其質量也是整個空間都是液態(tài)水之時的百萬分之一。不過,云朵里的液態(tài)水是散布于平均直徑為10~20微米的眾多云滴內 (每立方公分數(shù)十至數(shù)千個),這些云堆的表面積可達整個空間都充滿液態(tài)水之時的百分之五。
這么高的表面積相對于體積之比,說明了云為何能夠高效率地吸收與反射太陽輻射,以及能有效地與大氣中的微粒與氣體發(fā)生交互作用。
當空氣塊通過云區(qū)的時候,它所含的化學物質便有機會跟云滴發(fā)生交互作用。因此,空氣塊中可溶于水的化學物質,會經(jīng)常地被傳送至云滴內而被液化。
在對流層的下半部,空氣有15%的時間是跟云相接觸的。經(jīng)由對云朵的覆蓋面積、典型的高度和生命期,以及空氣塊通過云區(qū)時的上升速度等等測量,科學家估算出一個空氣塊和云朵的接觸時間約在幾個小時以內,隨后的無云期約持續(xù)5-20倍的時間。
熱帶地區(qū)降水的形成,通常是先由空氣塊的上升而造成水氣的凝結與云滴的形成,再經(jīng)由云滴間的碰撞、合并而形成愈來愈大的雨滴,最后有一些雨滴的終端速度超過上沖氣流所能負載,因而開始下降到地面,在落降的途中,它們會繼續(xù)地收集許多小水滴而不斷地長大。不過,在比較寒冷的地區(qū) (如中緯地區(qū)),降水通常是由云內數(shù)量不多的冰晶所引發(fā)。
由于液態(tài)水面的飽和蒸氣壓大于冰面的飽和蒸氣壓,因此云內冰晶的成長速率比水來得快。所以,一方面水氣不斷地由周遭的空氣附著到冰晶上,另一方面云滴也不斷地蒸發(fā)而補充空氣中的水分子以供冰晶成長。當云由液態(tài)轉為冰態(tài)之時,我們便說它進入了一個「冰晶化」(glaciation) 的階段。
此時云頂原本具有明亮而清楚的邊際 (代表云內水滴的存在) 會轉變成渙漫的帷幕狀 (代表云內冰晶的存在),用肉眼便可以辨視出來。通常成云過程進行到這個階段都會伴隨著降水。
云形成的基本原理
云形成的基本原理是非常簡單的:水汽通過蒸發(fā)和抬升而垂直輸送。聚于地上、湖泊和海洋的水份蒸發(fā)到空中,形成云。然后通過風場將水汽送到降水發(fā)生的地方。但這一切是如何發(fā)生的呢?盡管云的形成有幾種方式,但起作用的有三個主要過程 : 對流(convection)、地型抬升(orographic lifting)和動力抬升(dynamic lifting)。
對流
在對流過程中,水源區(qū),例如含水的地面或水面,受到太陽的加熱,產(chǎn)生蒸發(fā)。暖表面加熱貼在其上的空氣,使其攜帶著水汽上升??諝庵兴芎械乃渴强諝鉁囟鹊暮瘮?shù):空氣溫度越高,可含水量就越大。
在對流層和對流層頂內,隨著高度的上升,溫度迅速下降,亦同時伴隨著氣壓的減小。這使得上升著的空氣出現(xiàn)膨脹和冷卻。上升空氣的冷卻便水滴隨氣體膨脹而凝結。類似的情況我們可在暖而濕的房間里的冷水杯子上見到。當水汽接觸到冷水杯時,空氣中的水汽就會凝結成水滴。水杯就像是在出汗。
凝結發(fā)生時的溫度稱為露點(dew point) , 或稱凝結層 (condensation level)。地形抬升是對流機制的另一種形式。其穊念是一樣的:將載有水汽的空氣輸送到可以把水汽凝結成水滴的高度。但在這種情況下,水汽的上升并不是由于周圍空氣的加熱而引起,而是由于空氣沿斜面上升引起的。
地型抬升
在地形抬升中,含水汽的空氣由于低層風的影響而沿地表運動,然后此氣塊遇到山脈的坡面或其它地形。空氣具有質量,而運動中的質量貝有動量。所以當運動的濕氣塊遇到斜面,就會上升,上升到一定高度后開始冷卻。就這樣,當氣塊被送到凝結高度時就形成了云。
最后一種將濕空氣輸送到凝結高度的機制是動力抬升。它與地形抬升的原理是一樣的。只不過這時是暖氣塊沿冷氣塊斜面上升而非沿地形上升而已。兩個具有不同溫度的、運動著的空氣塊相遇時,它們能夠相互作用,從而把暖空氣輸送到較高處,其方式有二種。
設兩個氣塊具有相同的重量,但一暖一冷。冷氣塊由于其內部動能較低易受引力作用而壓縮一壓縮使其密度較暖空氣塊的大。當冷氣塊向靜止著的暖氣塊移動時,由于密度差異,冷氣塊將暖氣塊抬升而置于其下,厚鈍的冷氣塊邊緣就像雪犁的作用一樣,迅速地將暖氣塊輸送到較高的地方。
當暖氣塊向靜止著的或移動較慢的冷氣塊移動時,暖氣塊的密度較冷氣塊小,因此它不能將冷氣塊抬升而處于其下。相反,暖氣塊沿冷氣塊頂爬升而緩慢上升到凝結高度。因為暖氣塊的前緣不像冷氣塊那么平鈍,所以此時暖氣塊不能迅速上升到凝結高度—也許它要作幾萬英里的水平移動,才可達到合適的高度。
云形成過程中另一個重要因子是大氣的穩(wěn)定性。當空氣塊經(jīng)過被太陽加熱的陸地或水面時,它變成不穩(wěn)定的。接近地面的空氣被加熱,然后通過上述的對流過程上升而形成云。然而,在穩(wěn)定的大氣條件下,較重的冷空氣可位于較暖的空氣之下。
例如,地面或水面由于在夜間散熱而便與其接觸的空氣冷卻。這種情況我們稱為逆溫(an inversion),它正好與暖空氣在冷空氣之下的基本狀況是相反的。逆溫可以有效地抑制低層冷氣團內的對流活動而使空氣非常平靜。逆溫的穩(wěn)定氣塊在寒冬地區(qū)和近黎明時小塊水面上都常見到。
逆溫也是使清晨湖面顯得平靜的原理之一:在無對流活動的冷空氣中,幾乎靜止的空氣無法令湖面產(chǎn)生波動。處于這種情況下的大氣稱之為層結大氣(stratified)。因為局部地區(qū)空氣中存在兩個不同的氣層。當冷暖空氣相遇時,溫度有可能降至露點溫度,此時若暖空氣含有足夠水汽的話,則沿兩氣塊間的邊界會出現(xiàn)薄的層狀云。
如果在逆溫情況下出現(xiàn)微風或小擾動的話,潮濕空氣也許會接觸到冷的地面。若這樣,濕空氣幾乎立即達到其露點溫度,并形成地面層云或霧。在適當?shù)臈l件下,霧的厚度幾乎可達 100米。清晨,當太陽加熱便地面溫度上升時,空氣溫度亦回升到露點溫度之上,那么隨著水變成水汽,霧跟著消散。