关于雪的科学知识很少
大气中以固体形式落在地球表面的降水称为大气固体降水。
雪是最广泛、最普遍和最主要的大气固体降水形式之一。大气固体降水有很多种,有美丽的雪花,有能造成巨大危害的冰雹,还有我们不常见到的雪霰和冰粒。
雪花在天空中形成。空气运动中的水汽是如何形成降雪的?零下的温度够吗?不会,水蒸气要想结晶,必须有两个条件才能形成降雪:一个条件是水蒸气饱和。空气在一定温度下所能容纳的最大水蒸气量称为饱和水蒸气。
空气达到饱和的温度称为露点。当饱和空气冷却到露点以下的温度时,空气中多余的水蒸气就变成了水滴或冰晶。
由于冰面的饱和水汽含量低于水面,冰晶生长所需的水汽饱和度低于水滴。也就是说,只有在相对湿度(相对湿度是指空气中的实际蒸汽压与空气在相同温度下的饱和蒸汽压之比)不小于100%时,水滴才能生长;至于冰晶,往往在相对湿度小于100%的情况下生长。
比如气温-20℃,相对湿度只有80%时,冰晶就可以生长。温度越低,冰晶生长所需的湿度就越小。
所以在高空低温环境下,冰晶比水滴更容易产生。另一个条件是空气中必须有凝结核。
有人做过实验,如果没有凝结核,空气中的水蒸气只有过饱和到相对湿度超过500%才会凝结成水滴。但是这么大的过饱和现象在自然大气中是不会存在的。
所以没有凝结核,我们很难在地球上看到雨雪。凝结核是悬浮在空气中的微小固体颗粒。
理想的凝结核是那些吸收最多水的粒子。例如海盐、硫酸、氮气和其他化学物质的颗粒。
所以我们有时会看到天上有云,但是没有降雪。在这种情况下,人们经常使用人工降雪。天空中不凝结的雪花都是从天而降。天空中怎么会有不凝结的雪花?1773年冬天,俄罗斯彼得堡的一家报纸报道了一则很有意思的新闻。
据新闻报道,在一次舞会上,由于人数众多,数百根蜡烛的燃烧,舞厅里又热又闷,身体不好的女士们和先生们差点晕倒在欢乐之神面前。这时,一个小伙子跳上窗台,一拳打碎了玻璃。
结果,舞厅里出现了意想不到的奇迹。美丽的雪花随着窗外寒冷的气流在大厅里飞舞,落在被热得头晕目眩的人们的头发和手上。有人好奇地冲出舞厅,想看看外面是否在下雪。
令人惊讶的是,天空繁星点点,月牙儿银如水。那么,大厅里的雪花是从哪里来的呢?这真是一个令人费解的问题。
有人在玩什么魔术吗?但魔术师再聪明,也不可能在大厅里玩雪花。后来,科学家解开了这个谜。
原来舞厅里很多人的呼吸都充满了水汽,蜡烛的燃烧已经散落了很多凝结核。当窗外的冷空气破窗而入,迫使大厅内的饱和水蒸气立即凝结结晶,变成雪花。
所以只要有下雪的条件,屋子里就会下雪。下雪时雪花的基本形状很美,但科学家和工艺美术家欣赏的是精美的雪花图案。
一百多年前,冰川学家开始详细描述雪花的形状。西方冰川学鼻祖丁多儿在他的经典冰川学著作中描述了他在洛扎峰上看到的雪花:“这些雪花...都是由小冰花组成的,每个冰花有六个花瓣,有的像苏华一样释放出美丽的小侧舌,有的是圆形的,有的是箭头形的,或之字形的,有的是完整的,有的是格子形的,但都没有超出。
在中国,早在公元前100年的西汉文帝时代,就有一个叫韩婴的诗人,他写了一部《韩诗传》,其中明确指出,“草木五花之处,独雪花六片。”雪花的基本形状是六边形,但自然界中几乎没有两片完全相同的雪花,就像地球上没有两个完全相同的人一样。
许多学者用显微镜观察了成千上万的雪花。这些研究最终表明,自然界中不可能形成形状和大小完全相同、部分完全对称的雪花。在这些被人们观察到的雪花中,即使是规则对称的雪花也有畸形。
雪花为什么会变形?因为雪花周围大气中的水汽含量不可能各个方向都一样,只要稍有差别,水汽含量多的那一面总是长得快。世界上有很多雪花图案的收藏者。他们像集邮爱好者一样收集各种雪花照片。
一位名叫本特利的美国人,一生拍摄了近6000张照片。苏联的摄影爱好者西格山也是雪花照片的摄影师。他迷人的作品经常被工艺美术家用作结构图案的模型。
日本人中谷由次郎和他的同事们努力了20年,在日本北海道大学实验室的寒冷房间里,在日本北部雪原上的帐篷里,拍摄并研究了数以千计的雪花。然而,尽管雪花的形状多种多样,但它们保持不变,因此科学家有可能将它们归类为上述七种形状。
在这七种形状中,六角雪花和六棱柱雪花是雪花最基本的形态,其他五种只是这两种基本形态的发展、蜕变或组合。雪对人体健康的影响冬天,雪下得很大,无边无际。
人们在观赏玉树琼花时,往往忽略了雪的作用。雪对人类健康有很多好处。
《本草纲目》早有记载,雪水可以解毒,治愈瘟疫。民间用雪水治疗烫伤。
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概述雪水是地球上各种生命的基础,它的变化和运动造就了我们今天的世界。
在地球上,水是不断循环的。海洋和地面上的水被加热,蒸发到天空中。这些水蒸气随风移动到其他地方。当它们遇到冷空气时,就形成降水,返回地球表面。降水有两种:一种是液态降水,就是雨;另一种是固体降水,也就是雪或冰雹。
大气中以固体形式落在地球表面的降水称为大气固体降水。雪是大气固体降水最重要的形式之一。
在冬季,我国许多地区的降水以雪的形式出现。因为落在地上的雪的大小、形状、密度都不一样。
因此,气象降雪水平是由雪融化后的水来衡量的。气象上,雪一般根据24小时内的降水量分为四个等级:0.1-2.4毫米的雪称为小雪;2.5-4.9毫米的雪称为中雪;5.0-9.9毫米的雪称为大雪;10毫米(含10毫米)的雪称为暴雪。
从降水量来看,即使是暴雪量级,在降雨量上也只相当于中雨。粗略估计,10 mm深度的雪只能融化成10 mm深度的水..
补充:大气固体降水种类繁多,既有能造成巨大危害的冰雹,也有我们不常见到的雨夹雪和冰粒。由于天空中气象条件和生长环境的差异,造成大气中的固体降水。
这些大气固体降水的名称因地而异,因人而异,五花八门,极不一致。为方便起见,国际水文协会下属的国际冰雪委员会在咨询各国专家的基础上,于1949年召开了专门的国际会议,会上通过了《大气固体降水简明分类》的提案。
这个简明的分类将大气固体降水分为十种类型:雪花、星形雪花、柱状雪晶、针状雪晶、多分枝雪晶、轴向雪晶、不规则雪晶、霰、冰粒和冰雹。前七种统称为雪。
为什么后三个不能叫雪?原来气态水蒸气变成固态水有两个过程。一种是水蒸气先变成水,然后水凝结成冰晶。还有一种是水蒸气不经过水直接变成冰晶。这个过程叫做水的凝结。所以,雪是天空中水汽凝结而成的固体降水。
下雪时雪花的基本形状很美,但科学家和工艺美术家欣赏的是精美的雪花图案。一百多年前,冰川学家开始详细描述雪花的形状。
西方冰川学鼻祖丁多儿在他的经典冰川学著作中描述了他在洛扎峰上看到的雪花:“这些雪花...都是由小冰花组成的,每个冰花有六个花瓣,有的像苏华一样释放出美丽的小侧舌,有的是圆形的,有的是箭头形的,或之字形的,有的是完整的,有的是格子形的,但都没有超出。在中国,早在公元前100年的西汉文帝时代,就有一个叫韩婴的诗人,他写了一部《韩诗传》,其中明确指出,“草木五花之处,独雪花六片。"
雪花的基本形状是六边形,但自然界中几乎没有两片完全相同的雪花,就像地球上没有两个完全相同的人一样。许多学者用显微镜观察了成千上万的雪花。这些研究最终表明,自然界中不可能形成形状和大小完全相同、部分完全对称的雪花。
在这些被人们观察到的雪花中,即使是规则对称的雪花也有畸形。雪花为什么会变形?因为雪花周围大气中的水汽含量不可能各个方向都一样,只要稍有差别,水汽含量多的那一面总是长得快。
世界上有很多雪花图案的收藏者。他们像集邮爱好者一样收集各种雪花照片。一位名叫本特利的美国人,一生拍摄了近6000张照片。
苏联的摄影爱好者西格山也是雪花照片的摄影师。他迷人的作品经常被工艺美术家用作结构图案的模型。日本人中谷由次郎和他的同事们努力了20年,在日本北海道大学实验室的寒冷房间里,在日本北部雪原上的帐篷里,拍摄并研究了数以千计的雪花。
然而,尽管雪花的形状多种多样,但它们保持不变,因此科学家有可能将它们归类为上述七种形状。在这七种形状中,六角雪花和六棱柱雪花是雪花最基本的形态,其他五种只是这两种基本形态的发展、蜕变或组合。
【编辑此段】雪对人体健康的作用《医疗保健报》冬天,大雪纷飞,无边无际。人们在观赏玉树琼花时,往往忽略了雪的作用。
雪对人类健康有很多好处。《本草纲目》早有记载,雪水可以解毒,治愈瘟疫。
有一个用雪水治疗火烧伤和冻伤的偏方。经常用雪水洗澡,不仅可以增强皮肤与身体之间的抵抗力,减少疾病,还可以促进血液循环,增强体质。
长期喝干净的雪水,可以长寿。这是那些长期生活在深山老林中的老人的“秘密”之一。
为什么雪有这么奇怪的功能?因为雪水所含的重水比普通水中少1/4。重水会严重抑制生物的生命进程。
经测试,鱼在含30-50%重水的水中会很快死亡。雨雪形成的最基本条件是大气中存在“凝结核”,大气中的尘埃、煤粒、矿物质等固体杂质是最理想的凝结核。
如果空气中的水汽、温度等气象因素达到一定条件,水汽就会在这些凝结核周围凝结成雪花。因此,雪花可以清洁空气中的大量污染物。
所以每次大雪过后,空气都特别清新。据测量,新雪的密度一般为每立方厘米0。
05-0。10克。
所以,慢慢地。
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奇怪的冰雪
在阳光的照射下,冰雪反射出五颜六色的光芒,耀眼而美丽。一只小企鹅来到了离同伴千里之外的地方,想要领略这片圣地的无限美好。向远处望去,南水平如一幅绵延千里的美丽画卷,小企鹅早已陶醉在如画的美景中。
突然,一声巨响把小企鹅拉出了那个美丽的意境。它循着声音望去,原来冰雪在无休止地争吵,在为自己的事业而争斗。
“平时,天上的云里,除了水滴,还有很多冰晶。当上升气流托住不了那些云的时候,那些水滴和冰晶就会落到地上。只有在春夏秋三季,地面和近地面的温度比较高,冰晶才会在半空中融化成水。冬天地面温度在0摄氏度以下,云层中大量冰晶落到地面,不会融化。它们直接掉下来,变成新的雪。”斯诺首先说道。
“自然界中的水有三种状态:气态、固态和液态。我们称液态水、气态水蒸气和固态水冰。冰的熔化热为3.35 * 10 5 j/kg。水是一种特殊的液体。4℃时密度最高。当温度高于4℃时,液态水服从热胀冷缩的一般规律。在4℃以下,线性分布在水中的凝聚分子中出现了冰状的缔合分子,称为“伪冰晶”。因为冰的密度比水小,“假冰晶”的存在降低了水的密度,这就是为什么水的密度在4℃时最高,4℃以下密度会降低的秘密。到目前为止,在实验室里已经制成了八种冰晶。但只有天然冰才能在自然条件下存在,其他都是高压冰,在自然界不容易存在。”冰也不示弱,立刻把自己对冰成因的了解全部说了出来。
“哦,别吵了,”小企鹅大声说道。“天然冰中水分子的缔合是按照六角系统的规则排列的。所谓晶格最简单的例子就是密排砖。如果在这些砖块的中心替换一个假想的原子,就得到一个晶格。冰的晶格是一个顶锥三棱柱,六个角上的氧原子归相邻的六个单元所有。三条边上的氧原子归相邻的三个细胞所有,两条轴顶上的氧原子归两个细胞所有。只有中心的一个氧原子是这个细胞独有的。而雪,当地面温度低于0摄氏度时,云中大量冰晶落到地面,不会融化。它们直接掉下来,变成了雪。”小企鹅的话让冰雪顿时惊呆了。这种僵持持续了30秒,他们的情绪发生了很大的变化。他们不再顽固不化。
“哦,原来如此!如果冰雪都意识到了什么,他们异口同声地说。他们没有了刚才那种凶狠瞪眼的眼神,友好地相视一笑。小企鹅看着他们现在和好如初的样子,也露出了轻松的笑容。
4.雪的科学原理是什么?
落在地上的雪花是一堆堆积的雪晶;单个雪晶也叫冰晶()。
冰晶是水汽分子附着在天空微小的沙粒(冰核)上,不断凝聚而成的冰晶。冰晶的基本和常见结构是对称的六边形圆柱体,其实际形状由大气温度决定,而其结构取决于湿度(水蒸气的过饱和度)。
当温度较低时,冰晶的厚度呈现扁平状或圆柱状;然而,湿度越高,冰晶的结构从六角柱状变成针状或星形树枝状。因为在冰晶下落的过程中高空的温度和湿度会不断变化,所以每次环境改变,冰晶都会在现有的结构上长出新的晶体,有时是六角柱,有时是针状。
于是,它的形状不断生长变化,衍生出复杂奇特的形状,而且任何两个冰晶的形状都不会完全一样,让人惊叹大自然的设计和创意。
5.谈谈人工降雪的科学原理。
天上的水汽变成雨雪有两个条件。一是它必须有一定的水汽饱和度(主要与温度有关),二是它必须有凝结核。所以,人工降雪首先要天上有云。没有云,就像巧妇难为无米之炊,更不会下雪。但是它们都很小很轻。如果没有条件继续生长,它们只能像烟尘一样悬浮在空中,很难落下。
喷什么物质可以促进雪晶快速生长?早期人们各显神通,用了很多有趣的方法。这些方法主要包括:在地面焚烧,向天空放大量烟雾;用大炮攻击云层;用风筝在云中高飞,然后给风筝通电,闪出花朵;飞入云层,喷射出液态水滴和尘埃颗粒。直到1946,人们才发现,向冷云中投掷微小的干冰颗粒,可以形成数百万个雪晶。当人工降雨达到一定的低温时,就是降雪。
6.你了解雪的“冷”吗?
1.雪花都是六边形?雪花是一种美丽的晶体,又名未央花、柳初,是雪晶相互接触、粘结、勾连在一起形成的雪晶聚合物。
目前已知的雪花形状大约有2万种,可以说是* * *绚丽多彩。而雪花的原始“胚胎”——雪晶的形状基本上是六边形的,比如六边形的树枝、六边形的薄片,由它们生长出来的雪花也呈现出六边形的特征。
所以古人有“草木多五花,独六雪花”之说。雪花的基本形状是六边形,但在不同的环境下可以表现出各种形状。
自然界几乎没有两片一模一样的雪花,就像地球上没有两个一模一样的人一样。这主要是因为雪花生长过程中,雪云中的温度和湿度变化很快,只要稍有差异,雪花的形状就会不同。
2.晴天会下雪吗?最近流行的一首歌《南山南》里有这么一句歌词:“你在阳光明媚的南方,下着大雪”,乍一看似乎不合逻辑。但是,这种现象确实发生过,而且不止一次。
这种现象被称为“太阳雪”。阳光灿烂的时候就会下雪,所以被称为“太阳雪”。
这种现象在我国北方比较常见,南方比较少见,但属于正常的天气现象。通常情况下,“太阳雪”是一种短时降雪,一般发生在上午9-10左右,或者下午15-16左右。
在这几个时期,当产生降雪的云层不厚、覆盖范围不大时,可能会有阳光从云层的缝隙中斜斜地射出来,所以你会看到阳光和雪同时出现在地面上的景象。“太阳雪”与夏季的“太阳雨”有些类似,只是产生“太阳雪”的云层温度较低,降水以雪的形式降落。
3.“雪粒”不是雪?可能大家都见过这个现象:有时候白色的“小球”会从天上掉下来,掉到地上。很多地方称之为“雪粒”或“米雪”。
在气象学中,这种东西被称为霰,也称为雪球或软冰雹。其直径一般在0.3-2.5毫米之间,脆脆易碎。但是你要知道,霰和雪虽然都是固体降水,但是不属于雪的范畴。
霰一般在地面温度不太冷的时候降落,一般在下雪之前降落,可以说是下雪的“前奏”。它产生于扰动强烈的云中,由大量雪晶(或雪团)与冷云滴碰撞冻结融合而成,常呈阵列状。
4.雪有多大?我们常用“轻飘飘”、“鹅毛”来形容雪花,可见其轻盈。雪花只能在极其精确的分析天平上称重。大约3000~10000个雪花加起来一克。
但是,它能把房子和加油站都弄塌!主要是因为他们在一起的时候可以聚沙成塔,以量取胜。据统计,一立方米新雪中的雪花数量可达80亿!为了便于理解,我们先从降水量的角度来估算一下雪的重量。
正常情况下,在1平方米的北部地区,8~10毫米的降雪厚度融化成水,相当于1毫米的降水量;在南方,1平方米面积上6~8毫米厚度的降雪融化成水,相当于1毫米的降水,根据水的密度,我们不难得出结论,在北方,8~10毫米的雪重约1公斤,那么8 ~ 10毫米的雪重100公斤。在南方,100平方米面积上6~8毫米的积雪重100公斤。
可以看出,同样厚度的雪,南方比北方重。更具体的说,一个100平米的平屋顶,如果积雪深达膝盖,就要承受3-5吨以上的重量,相当于20多个体重200公斤左右的胖子站在屋顶上,其重量可想而知!5.雪花能有座椅那么大吗?“燕山雪花大如席,片片落轩辕台。”
这是唐代大诗人李白的一首诗。雪花真的能有座椅那么大吗?其实,不要说雪花科学史上没有记载,就连“鹅毛大雪”也不容易遇到。
据吉尼斯世界纪录官方网站报道,目前报道的最大雪花于10月28日在美国蒙大拿州基奥堡被发现,1887。他测了一下,雪花有38厘米宽,4毫米厚,“比一个奶锅还大”。“* * *”说“没有确凿的证据支持这种说法”,现在吉尼斯官网也查不到这个记录。
其实我们能看到的单个雪花直径一般在0.5-3.0mm之间,最大直径不会超过10 mm,顶多和我们的指甲一样大。那些看似很大的雪花,比如所谓的“鹅毛雪”,其实并不是一片雪花,而是由许多雪花粘在一起形成的。
空气潮湿的时候,雪花的合并能力特别大,很多雪花合并成一片。所以,严格来说,鹅毛雪不能叫雪花,它只是许多雪花的聚合。
6.雪花有“核”?要形成雪花,有两个条件:一是水蒸气饱和,二是空气中必须有凝结核。有人做过实验,如果没有凝结核,空气中的水蒸气会过饱和到相对湿度500%以上的程度,就会凝结成水滴。
但是这么大的过饱和现象在自然大气中是不会存在的。所以没有凝结核,我们很难在地球上看到雨雪。
凝核是物质由气体变为液体或固体,或由液体变为固体过程中起凝核作用的粒子。在形成降水的过程中,理想的凝结核是那些吸收水分最多的颗粒,如海盐、硫酸、氮气等化学物质。
所以我们看到的雪花其实是“核”。7.谁是第一个拍雪花照片的人?威尔逊·本特利(Wilson Bentley)是一个普通人,1865年出生于美国佛蒙特州的一个农场。
他从小就对观察大自然感兴趣,尤其对雪花着迷,不到19岁。