第3章 走進妙趣橫生的氣象世界(2)
- 氣象萬花筒
- 郎悅潔
- 4475字
- 2015-11-27 11:28:57
除此之外,在我國廣西忻城縣龍頂村,生長著一棵100多年樹齡的青岡樹,它的葉片顏色隨著天氣變化而變化:晴天時,樹葉呈深綠色;久旱將要下雨前,樹葉變成紅色;雨后天氣轉晴時,樹葉又恢復了原來的深綠色。當地居民根據樹葉的顏色變化,便可知道是陰天還是晴天,人們稱它為“氣象樹”。
科學家經過研究,揭開了這棵青岡樹的葉色變化能預報天氣之謎。原來,樹葉中除了含有葉綠素之外,還含有葉黃素、花青素、胡蘿卜素等。葉綠素是葉片中的主要色素,在大樹生長過程中,當葉綠素的代謝正常時,便在葉片中占有優勢,其他色素就被掩蓋了,因此葉片呈綠色。由于這棵青岡樹對氣候變化非常敏感,在長期干旱即將下雨前,常有一段悶熱強光天氣,這時樹葉中葉綠素的合成受到了抑制,而花青素的合成卻加速了,并在葉片中占了優勢,因而樹葉由綠變紅。當雨過干旱和強光解除后,花青素的合成又受到抑制,卻加速了葉綠素的合成,這樣葉色又恢復了原來的深綠色。
聽完了爸爸的講述,凱凱大呼驚奇,他說:“我一定要將這些資料整理下來,完成老師布置的作業。”
奇趣小知識:
很多植物都能夠準確地預報天氣預報,只要你細心觀察,家庭中常種的花也能夠準確地測試家中的干燥、潮濕度。
七十二變——神通廣大的云彩
凱凱報了美術特長班,每天都跟隨老師學習畫各種東西。這天,老師布置了一項作業,讓他畫天上的云彩。
放學后,凱凱坐到了小區的長凳上,抬頭看了看天上的云彩,他看準了其中一朵看起來非常像兔子的云彩很認真地畫起來。不一會兒,等他抬頭再看的時候,發現云彩已經在不知不覺之間改變了形狀。
一開始,凱凱覺得是自己看花了眼,他再次找準了看起來像馬兒的白云畫起來,不一會兒,他發現這朵長得像馬兒的白云也改變了形狀。
“難道云彩會七十二變,說變就變?”帶著這個疑問,凱凱找到了媽媽。在媽媽的解釋下,凱凱明白了白云在不知不覺之間改變形狀的秘密。
天上的云不時在改變形狀,有時候雖然不容易被察覺,但過一會兒再抬頭一看,云的形狀大大改變,甚至面目全非了。
經過氣象學家的研究,云的形狀發生變化大致可分為兩種情況:一種是云彩本身的改變,它是由大氣中的干濕程度、風的結構以及溫度決定的;另一種是由于我們的視野問題造成的,它只是發生了移動,新的云彩進入我們的視線從而造成了錯覺。
生活中,由于大氣中的溫度和干濕程度以及風的結構造成的云彩改變形狀比較常見,例如由小塊的積云發展成為七八千米厚的積雨云。再例如在傍晚由于溫度下降,上升氣流減弱,會漸漸形成層積云。
后一種的情形也很常見,是由于我們的視野問題造成的。例如,天空原來是透明的卷層云,由于大氣的運動影響,卷層云出現變動,卷層云移出,灰暗的高層云移入,同時由于太陽或者月亮作為參照物,導致的結果是只能看到云彩在移動,多半是云彩正在聚集。
在現實中,恰恰是云彩的這兩種原因的移動,人們才能根據云彩的變化,來判斷天氣的變化情況,比如是否會降雨,是否會刮風,預測將來的天氣是怎么樣的。例如云層變厚,云層變低,預示著天氣將要轉陰,甚至會出現降雨。反之,云層變薄,云底升高,是天氣晴朗的象征。
幾千年以來,勤勞的勞動人民在和大自然的斗爭中,經過長時間對云層變化的觀察,積累了豐富的經驗,并且用生動的語言編成諺語,來預測天氣情況,以服務于生活生產。
奇趣小知識:
白云是不容易打雷的,這是因為云少,不易摩擦帶電;而烏云相反,帶電多,也就容易打雷。
瑞雪兆豐年——瑞雪為何能兆豐年
凱凱到姥爺姥姥家過春節。
大年二十九的晚上,天上飄起了雪花。第二天早晨起床后,地上已經覆蓋了一層很厚的雪,這給出行帶來很大的不便。
但姥爺卻樂呵呵地說:“看來明年又是一個豐收年!”
凱凱問:“姥爺,你怎么知道明年是豐收年?”
姥爺說:“冬天麥蓋三層被,來年枕著饅頭睡。”
凱凱不理解姥爺說的話的意思,轉而去向爸爸求助,在爸爸的講解下,凱凱明白了這句話的意思。
在大雪過后,天氣會比較寒冷,出現酷寒天氣,并且會發生嚴重的霜凍。然而莊稼卻不怕冷,因為它上面堆積著厚厚的一層雪,而雪本身是很松軟的,里面藏了許多不流動的空氣,空氣是不傳熱的,就像給莊稼蓋了一條棉被,外面天氣再冷,地表面的溫度也不會降得很低。等到寒潮過去以后,天氣漸漸回暖,雪漸漸融化。這樣,非但保住了莊稼不會受到凍害,而且雪融下去的雪水停留在地層里面,可以滿足莊稼的飲水需求。
我們知道,冬天穿厚厚的棉襖會非常暖和,穿棉襖為什么暖和呢?這是因為棉襖里面的棉花的孔隙度很高,這些孔隙里充填著許多空氣,空氣的導熱性能很差,這層空氣阻止了人體的熱量向外擴散。同樣,在莊稼表層的積雪和棉花很接近,雪花之間的孔隙度很高,就是鉆進積雪孔隙里的這層空氣保護了地面溫度,使它不會降得很低。
當然,還有一個原因不可忽視,積雪的保溫功能會隨著它的稠密度而隨時變化。這很像穿著新棉襖特別暖和,舊棉襖就不太暖和的情況。新雪的稠密度低,貯藏在里面的空氣就多,保溫作用就顯得特別強。陳雪呢,像舊棉襖似的,空隙稠密度高,貯藏在里面的空氣少,保溫作用就弱了。
除此之外,雪中還含有豐富的莊稼成長所需的微量元素。經過科學家的研究,雪中所含的氮化物是正常雨水的五倍。在雪融化時,這些氮化物被融化的雪水帶到土壤中,成為很好的肥料。
除此之外,冬天下大雪還有一個好處,雪融化時會耗掉不少熱量,使土地表層的溫度降低,將土壤表面的害蟲和蟲卵凍死。
不過需要注意,冬雪對我國北方地區的主要農作物是非常有利的;對我國南方地區來說,冬天下大雪則是一場災難。幸運的是,小麥在南方的種植比較少。
奇趣小知識:
很多時候我們聽到別人說起睡雪窩,在我們的感覺中這樣做可能會很冷,但其實并不是這樣的。雪本身給人的感覺是很涼,但雪的內部卻十分暖和。睡在雪窩里,甚至和睡在被子上的感覺是差不多的。
頭發魔力——發絲也可以測濕度
凱凱參加了興趣小組,在老師的帶領下參觀了學校周圍的氣象站。
剛走進氣象站的院子門口,就看到了一個觀測場地,不僅有草綠花香的美景,還有很多非常奇怪的觀測設備。
凱凱看到了一個白色的大箱子,里面堆放著各式各樣的溫度表。凱凱問:“這里怎么會有那么多的溫度表?都是干什么用的?”
氣象員介紹說:“這個是百葉箱,是一種防護設備,防止太陽對這些儀器的直接輻射和地面對儀器的反射輻射,保護儀器能夠正常工作。至于這些溫度計,它們每個的用處都不一樣。最常見的主要有五條溫度計,分別是懸掛的,左邊是干球濕度表,中間是毛發溫度表,右邊是濕球濕度表。下面橫著放的兩個,上面的是最高溫溫度表,下面的是最低溫溫度表。”
凱凱一眼發現了一個新鮮的東西,兩根濕度計中間的毛發溫度表的中間緊繃繃拴著一根豎直的頭發。
凱凱覺得很奇怪,問:“這是干嗎的?”
氣象員介紹說:“這是毛發濕度表,它是用人的頭發來測量空氣濕度的,它所測出的數值最直觀,能夠對干球濕度計和濕球濕度計測出的數值進行訂正,得出最準的濕度。”
凱凱繼續問:“為什么用頭發能夠測量空氣濕度呢?”
在生活中,我們常常能夠感覺到,當天氣潮濕的時候,人的皮膚會比較濕潤;在天氣干燥的時候,皮膚就會收縮干燥。這是因為人的皮膚是纖維組織,其中有許多毛細孔。當空氣濕度大的時候,毛細孔內的水分就會增加,使纖維伸長;空氣濕度減小的時候,纖維就會縮短。頭發也是纖維組織,同樣會因為濕度的高低而伸縮,而且頭發經過加工處理之后,靈敏度較高,性能也較穩定,所們通常用頭發來制造濕度測量計。
其實,我們也可以利用頭發制造一個簡易的測量空氣干濕度的儀器,步驟如下:
一、取一根長25厘米左右的頭發,放在堿水里洗去頭發上的油脂;
二、將清洗干凈的頭發放在干燥通風的地方,將它吹干;
三、將頭發的一端固定在一塊木板的上方,另一端固定在鐵片做成的指針中,指針的一端放在木板上,但指針可以上下移動;
四、在指針尖端的一邊劃一些刻度,這樣就可以用來測量濕度了。
將簡易的空氣濕度測試器放在陽臺上,如果指針上移,說明頭發中的纖維組織收縮,濕度小,天氣晴朗;指針下移,說明濕度增加,天氣要轉陰雨了。
聽完了氣象員的講解,凱凱已經計劃著要在家里放置一個簡易的空氣濕度測試器了。
聰明的小朋友們,你們知道為什么百葉箱的顏色是白色的嗎?
奇趣小知識:
百葉箱之所以是白色的,是因為白色的表面反射所有光。這樣就可以使百葉箱內保持較低的溫度,測量結果較準確。如果漆成黑色或者其他顏色,就會因為吸收光導致百葉箱內溫度升高,測量結果就會不準確。
雨師降雨——降雨的是龍王還是雨師
凱凱從學校的圖書館借到神話故事《西游記》,看得津津有味。當看到美猴王去向龍王借雨的情節時,他想到一個問題:降雨的是龍王還是雨師?因為他在這本書中看到過類似的情節,但下雨的是雨師。
帶著疑問,他去向爸爸求助,爸爸沒有直接回答他,而是問他:“你認為是誰?”
凱凱思考了一下,回答說:“龍王負責下小雨,雨師負責下大雨,對嗎?”
爸爸聽完后哈哈大笑。凱凱說的是正確還是錯誤呢?
在大自然中,根本就不存在什么龍王和雨師,這兩個人是神話故事中的人物。下雨是一種自然現象,地球上的水分因為受到太陽光的照射蒸發之后,會變成水蒸氣被蒸發到空氣中去了。比如,生活中我們晾曬的衣服會變干就是水被蒸發了。這些水跑到哪去了呢?跑到空氣中了。
這些水蒸氣在高空中遇到冷空氣便會凝聚成小水滴。這些小水滴的體積都很小,直徑只有0.0001~0.0002毫米,最大也只有0.002毫米。它們又小又輕,被空氣中的上升氣流罩在空中。我們日常生活中在天空中看到的云彩就是這些小水滴在空中聚成的。這時的小水滴還只是云彩的形狀,它們若要變成雨滴降落到地面,體積還需要增大100多萬倍。
這些小水滴是怎樣使自己的體積增長到100多萬倍的呢?它主要依靠兩個手段:一,吸收云朵周圍的雨氣不斷增大;二,依靠云滴的碰撞并增大。
在雨滴形成的初始階段,主要依靠不斷吸收云體四周的水汽來增加自己的體重和體積。如果云體內的水汽能源源不斷得到供應和補充,使云滴表面經常處于過飽和狀態,那么,這種不斷增大的過程將會繼續下去,使云滴不斷增大,成為雨滴。有的時候云內的水汽含量有限,在同一塊云里,水汽往往供不應求,這樣就不可能使每個云滴都增大為較大的雨滴,有些較小的云滴只好歸并到較大的云滴中去。
當云中的云滴增大到一定程度時,由于大云滴的體積和重量不斷增加,它們在下降過程中不僅能趕上那些速度較慢的小云滴,而且還會“吞并”更多的小云滴而使自己壯大起來。當大云滴越長越大,最后大到空氣再也托不住它時,便從云中直落到地面,成為我們常見的雨水。
由于云彩的體積有大有小,它的降雨也有大有小,有毛毛細雨,有連綿不斷的陰雨,還有傾盆而下的暴雨。
聽了爸爸的講述,凱凱恍然大悟:“原來下雨是這么回事啊!”
爸爸點點頭,“在溫度比較高的時候容易下暴雨,正是因為蒸發量急劇增大,水都被蒸發到大氣中去了,云滴的體積和重量會不斷增加,就會變成雨水落到地面。”
奇趣小知識:
生活中常常聽到酸雨,這是由于人類大量使用煤、石油、天然氣等化石燃料,燃燒后產生的灰塵等有害物質在大氣中經過復雜的化學反應,被云、雨、雪、霧捕捉吸收,降到地面成為酸雨。為了減少酸雨,應該減少有害氣體的排放。