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第5章 人工降雨——使人類可以“呼風喚雨”

隨著科學技術的不斷發展,幾千年來人類“布云行雨”的愿望,如今已成為現實。把天上的水實實在在地降到地面上來,不讓它白白跑過去,這就是人工降雨,但更為科學的稱謂是人工增雨。

首次實現人工降雨的科學家是杰出的美國物理化學家歐文·朗繆爾。1881年1月31日,歐文·朗繆爾生于美國紐約市布魯克林。朗繆爾從小對自然科學和應用技術極感興趣。他年輕時就有一個偉大的理想:實現人工降雨,使人類擺脫靠天吃飯的命運。朗繆爾十分理解干旱季節時農民盼雨的心情,面對農民求雨的目光,面對茫茫無際的藍天,他經過深入地研究,終于搞清了其中的奧秘。

云是由水汽凝結而成。而云的厚度以及高度通常由云中水汽含量的多少以及凝結核的數量、云內的溫度所決定。一般來說,云中的水汽膠性狀態比較穩定,不易產生降水,而人工增雨就是要破壞這種膠性穩定狀態。通常的人工降雨就是通過一定的手段在云霧厚度比較大的中低云系中播散催化劑(碘化銀)從而達到降雨的目的。一是增加云中的凝結核數量,有利水汽粒子的碰撞并增大。二是改變云中的溫度,有利擾動并產生對流。而云中的擾動及對流的產生,將更加有利于水汽的碰并增大,當空氣中的上升氣流承受不住水汽粒子的飄浮時,便產生了降雨。

原來,地面上的水蒸氣上升遇冷凝聚成團便是“云”。云中的微小冰點直徑只有0.01毫米左右,能長時間地懸浮在空中,當它們遇到某些雜質粒子(稱冰核)便可形成小冰晶,而一旦出現冰晶,水汽就會在冰晶表面迅速凝結,使小冰晶長成雪花,許多雪花粘在一起成為雪片,當雪片大到足夠重時就從高空滾落下來,這就是降雪。若雪片在下落過程中碰撞云滴,云滴凝結在雪片上,便形成不透明的冰球稱為雹。如果雪片下落到溫度高于0℃的暖區就融化為水滴,成為雨。但是,有云未必就下雨。這是因為云中冰核并不充沛,冰晶的數目太少了。在當時人們中流行著一種觀點:雨點是以塵埃的微粒為“冰”,若要下雨,空氣中除有水蒸氣外還必須有塵埃微粒。這種流行觀點嚴重地束縛著人們對人工降雨的實驗與研究。因為要在陰云密布的天氣里揚起滿天灰塵談何容易。朗繆爾是個治學嚴謹、注重實踐的科學家。開創了運用云和降水物理學原理,通過向云中撒播催化劑(鹽粉、干冰或碘化銀等),使云滴或冰晶增大到一定程度,降落到地面,形成降水,又稱人工增加降水。其原理是通過撒播催化劑,影響云的微物理過程,使在一定條件下本來不能自然降水的云,受激發而產生降水;也可使本來能自然降水的云,提高降水效率,增加降水量。撒播催化劑的方法有飛機在云中撒播、高射炮或火箭將碘化銀炮彈射入云中爆炸和地面燃燒碘化銀焰劑等。

人工降雨需要具備充分的條件。一般自然降水的產生,不僅需要具備一定的宏觀天氣條件,還需要滿足云中的微物理條件,比如:0℃以上的暖云中要有大水滴,0℃以下的冷云中要有冰晶。沒有這個條件,天氣形勢再好,云層條件再好,也不會下雨。然而,在自然的情況下,這種微物理條件有時就不具備,有時雖然具備但又不夠充分。前者根本不會產生降水,后者則降雨很少。此時,如果向云中播撒人工冰核,使云中產生凝結或凝化的冰水轉化過程,再借助水滴的自然碰并過程,就能產生降雨或使雨量加大。

“天有可測風云”,其含義不僅在于“人工降雨”,它還啟發人們能合理地進行人工控制天氣。朗繆爾對此也作了研究,他希望在暴風雨來臨之前,運用人工控制的方法,將它消滅在萌芽狀態。這一設想不僅合理而且可行,現在已得到了廣泛應用。

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