当前位置:首页 > 科普之窗

下雨知多少

发布日期:2025-04-28 11:27信息来源:黄山日报 作者:市科协 阅读次数: 【字体:   收藏

雨,这个看似平常的自然现象,背后却隐藏着令人惊叹的科学原理。让我们从科学的角度,重新认识这位来自天空的访客。

雨的概念:大气中降落到地面的液态水滴。

云的形成:地球上的江河湖海等一系列水受到太阳光的照射后,蒸发成水蒸气,在地表对流层(海拔0—12km)中随着海拔高度的上升,温度逐渐下降,水蒸气上升到一定高度后逐渐冷却,当温度达到露点温度(在空气中水蒸气含量不变,保持气压一定的情况下,使空气冷却达到饱和时的温度称露点温度)时,水蒸气开始凝结,但是水蒸气无法在纯净空气中自发凝结成水滴(需要极高的过饱和度,约300%~400%),这就需要借助凝结核的力量来凝结,日常空气中悬浮着许多微小微粒,如花粉等生物颗粒,汽车尾气、工业废气中包含的硫酸盐、有机碳等,这些微粒提供了凝结核,使得水蒸气在较低湿度的情况下就可以凝结,形成“云滴”,云滴会持续凝结或者碰撞合并,最终形成我们看到的“云”,当水蒸气持续提供,环境湿度较高时,云体会稳定存在,就形成了我们看到的一朵朵云。

云成雨:在雨滴形成的初期,云滴主要依靠不断吸收云体四周的水蒸气来使自己凝结和凝华。如果云体内的水蒸气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。但有时云内的水蒸气含量有限,在同一块云里,水蒸气往往供不应求,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。

为什么大部分的雨水都是连续落下的呢?其实,如果只有几滴雨滴长大并落下,由于它们数量太少,几乎无法被观察到,因此我们感知到的降雨总是“成批”出现的。由于空气动力学的“拖拽效应”,较大的雨滴下落时会扰动周围的空气,形成微小的下沉气流,促使附近较小的水滴加速合并,并跟随下落。这种“拖拽效应”使得雨滴倾向于集体运动,而不是单独分散下落。

雨的分类:根据降雨的形成原理,会有各种不同的雨。

锋面雨(梅雨):来自海洋的暖湿气流与来自陆地的冷空气相遇,由于冷空气重,暖空气轻,暖湿气流被迫上升,遇冷凝结,形成一条很长很宽的降雨带,这就是锋面雨。

对流雨:夏季在强烈的阳光照射下,局部地区暖湿空气急剧上升,遇冷凝结,形成降雨,这就是对流雨,气象学上叫“雷阵雨”。如果受台风影响,热带洋面上的湿热空气大规模强烈地旋转上升。在上升过程中,气温迅速降低,水蒸气大量凝结成云雨,这就是台风雨,台风雨也是属于对流雨的一种。

地形雨:来自海洋的暖湿气流,遇到山脉,被迫上升,遇冷凝结,形成降雨。

通过了解降雨的形成过程,我们认识到雨水是自然界水循环的关键环节。绝大多数雨滴的形成都依赖于凝结核,而在工业排放、汽车尾气、沙尘等环境因素的影响下,雨水中的凝结核往往混杂着各类污染物,甚至可能呈现酸性。这些有害物质会随雨水降落到地表,渗透至土壤、河流乃至整个生态系统。因此,为了减少环境污染,我们应当降低工业废物直接排放、避免垃圾直接焚烧、积极践行绿色出行等,共同守护地球的生态平衡。