云、雨、雪、露、雾、霜的形成及人工降雨与降雪原理

云、雨、雪、露、雾、霜的形成及人工降雨与降雪原理

自然界里云、雨、雪、露、雾、霜的形成，是很有代表性的物态变化过程，对初中热学部分的学习帮助很大。地面上的水蒸发成为水蒸气（汽化），升到高空与寒冷空气接触，水汽便凝结成小水滴（凝华），形成云。当温度下降，而又有凝聚核心的时候，就会凝结成大水滴下降为雨，一滴雨点要比云中的小水滴大上几千倍，小水滴一定要在它的体积增加到很大的时候才会落下来，如果下落的环境温度在０℃以下，水在空气中就可能形成雪（凝固）。水汽凝华而成的微小晶体叫水晶，当水晶在大气随气流上下翻腾，聚集起来变得足够大时，就形成雪花在地面飘落。雪花的大小取决天气温度，温度越低，形成的雪花越小。由于构成雪片的结晶能反射光，因此雪呈白色。当过冷的水滴碰撞在冰晶（或雪花）上，则成霰。霰在积雨云中随着气流多次升降，不断与雪花、小水滴等合并，形成透明层和不透明层交替的冰块，落到地面就是冰雹。地面上的空气中含有肉眼看不到的蒸汽，当水汽含量达到饱和时凝结成水滴，这就是露（夏季植物上的水珠）。如果地表气温降到０℃以下时，则水汽直接凝结成固态（凝华），就是霜（冬季早晨路旁干草上的白色粉末状固体）。

人工降雨。把天上的水实实在在的降到地面上来，不让它白白地跑掉，这就是人工降雨。人工降雨有空中作业和地面作业两种方法，空中作业是用飞机在空中播撒催化剂，地面作业是利用高炮、火箭从地面发射炮弹在云中爆炸，把炮弹中的碘化银燃成烟剂撒在云中。

火箭在到达云中高度后，碘化银开始点燃，随着火箭的飞行，沿途燃烟播撒。飞机作业一般选择稳定性天气，才能确保安全。一般高炮、火箭作业较为广泛。而人工降雨是有充分条件的，以上的暖云中要有大水滴，０℃以下冷云中要有冰晶，没有这个条件，云层条件再好，也不会下雨。如果在云中制造适量的冰晶，就会破坏云层的稳定结构，有可能产生降雨。基于这个原理，人们又通过飞机、高炮、火箭，利用制冷剂，使云体局部冷却而生成冰晶，或者引入碘化银等人工冰核。由人工冰核产生冰晶，以达到降雨目的。

人工降雪。天上的水蒸气变成雪降到地面，必须具备两个条件：一个是必须有一定的水汽饱和度（主要与温度有关），另一个是必须有凝结核。因此，人工降雪时天空中必须有云。能下雪的云有０℃水汽凝以下的“冷云”，在冷云中，既有水汽凝结成的小水滴，也有水汽凝华而成的小雪晶，但它们都很小很轻，倘若不存在继续生长的条件，它们只能像烟雾尘埃一样悬浮在空中，很难落下来。我们在冬天经常看大块大块的云，就是不见雪花飘下来。因为组成这些云彩的雪晶太小，克服不了空气的浮力，降水能力差。如果在云层里喷洒一些微粒物质，促进雪晶很快地增长到能克服空气的浮力降落下来，这就是人工降雪的功劳。

喷洒什么物质能促使雪晶增长呢？早期，人们把很小的干冰（固体ＣＯ２）微粒投入到高积云顶部冷云里，能形成数以万计的雪晶，结果发现这雪从云块里降下来。现在用碘化银来人工降雪，把碘化银撒在降水能力较差的云层里，使它“冒名”顶替雪晶，便能让云中的水汽和小水滴在“冒名”的晶体上凝华、凝固成结晶，变成雪花，降落下来。一般来说，人工降雪比人工降雨成功率更大，人工降雨可以增加大约２０％的雨量，而在高山高寒地区却能增加３０～４０％的降水量。这是因为高山高寒地区，温度低，水汽容易达到饱和状态，同时雪晶比雨滴更容易形成，只要人工给大气增加一些结晶核，比较容易促进降雪。