关于雪的信息?急求

水是地球上各种生命的基础,水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。

由于天空中气象条件和生长环境的差异,造成各种大气固体降水。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。(右图为十种大气固体降水示意图,自上而下依次为:雪片、星形雪片、柱状雪晶、针状雪晶、多分枝雪晶、轴状雪晶、不规则雪晶、霰、冰粒、冰雹)。

斯诺的近亲家庭

夏天,在高山地区,天空中常常有许多过冷的水滴冻结在晶核周围,形成一种白色的、暗淡的圆形颗粒。气象学上把这种东西叫做霰,很多地方把它叫做米雪或者雪霰。一般霰的直径在0.3-2.5毫米之间,比较脆,容易破碎。钋不属于雪的范畴,但也是一种大气固体降水。

冰粒和冰雹

夏季,在北方平原,还会经常遇到另外两种大气固体降水,分别是冰粒和冰雹。冰粒和冰雹是流动的水滴在凝结核周围一层一层冻结形成的比较大的半透明的冰珠。气象学上,粒径小于5毫米的称为冰粒,粒径大于5毫米的称为冰雹。冰雹给农业生产带来巨大危害。据记载,世界上最大的冰雹比拳头还大,直径超过10厘米,重量超过1公斤。

霜、雾凇、雾凇除了大气固体降水,地面上还经常出现另一种“地面生长型”固体降水,这就是霜、雾凇、雾凇。

这些固体降水虽然不是大气固体降水,但只是表面水汽凝结、结晶、冻结形成的。但这些固体降水对人类生产活动也有很大影响。霜冻大家都很熟悉,它经常使农业减产。为了避免冻害,人们付出了艰辛的劳动。雾凇和雾凇对人类不太友好,一般出现在高山。在过冷天气中,当微小的雨滴或雾滴击中严重冷却的物体表面时,就会在其上形成雾凇和雾凇。

这种固体降水的强度和规模有时是惊人的。往往在一两天之内,一个一米多厚的冰壳就能聚集在物体的迎风面,景色十分神奇,如同童话故事中的意境。

雪花的形成

空气运动中的水汽如何在天空形成降雪?零下的温度够吗?不会,水蒸气要想结晶,必须满足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大于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

雪从天而降。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。

雪花的基本形状

下雪的时候风景很美,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,拍摄并研究了成千上万的雪花。

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0.05-0.10g。所以地面积雪对声波的反射率极低,可以吸收大量声波,有助于降低噪音。

雪的保温功能

雪就像一张奇妙的地毯,覆盖着大地,这样地面的温度就不会因为冬天的寒冷而降得太低。雪的这种保温效果是和它自身的特性分不开的。

众所周知,冬天穿棉袄很暖和。为什么穿棉袄会暖和?这是因为棉花的孔隙率很高,棉花的孔隙中充满了大量的空气,导热性差,这层空气阻止了人体的热量向外扩散。覆盖在地球胸部的雪和棉花很像,雪花之间的孔隙率很高。正是这层空气钻入雪的孔隙,保护地面温度不会降到很低。当然,雪的保温功能是随时随密度变化的。这很像穿新棉袄特别暖和,旧棉袄不太暖和。新雪密度低,里面储存的空气多,保温效果特别强。陈雪像旧棉袄,密度大,保温效果弱,因为里面储存的空气少。

为什么一个物体储存的空气越多,保温效果越强?

这是因为空气是不良导体。我们知道,任何物体本身都能传递热量,这种传递热量的性质就叫做物体的导热系数。在自然界常见的几种物质中,空气的导热性最差。因此,一个物体中含有的空气越多,它的导热性就越差。因为雪中所含的空气量变化很大,所以雪的导热系数也变化很大。一般新下的雪毛孔大,保温效果最好。春季融雪后期,雪被水浸湿,其导热系数更接近水,因此雪的保温作用趋于消失。

雪蚀

冰缘气候下雪原频繁融化和冻胀造成的侵蚀。雪蚀发生在没有冰盖的极地和亚极地,以及雪线以下和林木线以上的高山地区。那里年平均气温0℃左右,属于多年冻土区。一方面,雪原边缘的交替冻融通过冰裂破坏表层物质;一方面,融雪会带走粉碎的细粒物质,所以雪蚀包括剥蚀和搬运两个功能。随着雪原底部的加深及其外围的扩大,在山坡上逐渐形成一个宽而浅、外围坡度较小的盆状凹地,即融雪凹地。其形状、起源、空间分布与冰桶不同,但有联系。当气候变冷,雪线下降时,雪蚀洼地可发展成冰桶;相反,当气候变暖,冰川消退时,冰桶可以退化为融雪洼地。在不同的自然和地理条件下,雪蚀的方式和速度是不同的。纬度低、降水多、冻融天数多的地方,雪蚀速率更快,雪蚀深且大。比如东北小兴安岭地区,雪蚀就很常见。相反,在纬度高、降水少、夏季温度低的地方,雪蚀作用较弱。地面坡度的影响是:坡度陡> 40°,雪原不易存在;平地上的雪蚀很慢;雪蚀在30°左右的斜坡上最为活跃。

暖春时雪融化成水的汛期称为春汛。

很多人都有融雪天比下雪天冷的感觉,主要是因为雪的融化需要大量的热量。雪的融化潜热比较大,1克零度雪融化成零度水需要79.67大卡。也就是说,这个热量可以把同样重量的零度水加热到79.67℃。因为融雪需要消耗一定的热量,在春季汛期,地球上的气温还不能上升,会有一段时间的春寒。

每年夏天,我国的长江、黄河等大江大河都要进行防汛抗洪,因为这是这些大河的汛期,而且江河的水量最大。但世界上有些河流,如苏联的额尔齐斯河、鄂毕河、叶尼塞河、勒拿河,其主汛期不在夏季而在春季,春季汛期是全年最大的,远远超过夏季汛期的规模。

原来这些河流流过的平原积雪很厚,春季这些地区经常有暖气团活动。当暖气团过境时,水汽遇到雪面会冷却凝结。1克水蒸气凝结时释放的潜热是597卡,可以融化7.5克雪。因此,尽管积雪很深,但平原地区的一些地方在几天内就可以被暖气团完全融化,融化的雪水流入大量河流,这是造成春汛泛滥的主要原因。

在中国西部的一些内陆河流,春季洪水也是那里最大的汛期,而且特别凶猛,有时会引发洪水。但这些地方的夏季,河水量迅速减少,进入枯水期。像发源于准噶尔界山的额敏河,春天水量特别丰富,夏天水量少得晶莹剔透,不会只靠少量地下水下渗就断流。

这些河流主要发源于山区,冬天下的雪不会融化,到了春天,雪被太阳辐射融化,形成了内陆河流罕见的汛期。在一些高山地区,山顶终年积雪,但一定高度以上的积雪不会终年融化,这就叫雪线,只有雪线以下的积雪才会在春天融化。中国大部分内陆河流流经干旱地区,水量很少。但在春季汛期,河水特别集中,需要抗洪,所以沙漠地区发生洪水也不是不可能。

在中国北方大部分地区,春汛是灌溉农田最宝贵的水源。冬季降雪量、融雪后春汛的大小和早晚与北方地区的农牧业生产密切相关。总的来说,中国的季节性雪较少,是一个干旱少雪的国家。所以很多地方不是担心春汛过多,而是苦于春汛不足,苦于春旱现象。华北、西北部分地区经常出现春旱现象。相比之下,东北平原地区很少发生春旱,因为冬季降雪多,春季汛期不太猛但持续时间长。

暖春时雪融化成水的汛期称为春汛。

很多人都有融雪天比下雪天冷的感觉,主要是因为雪的融化需要大量的热量。雪的融化潜热比较大,1克零度雪融化成零度水需要79.67大卡。也就是说,这个热量可以把同样重量的零度水加热到79.67℃。因为融雪需要消耗一定的热量,在春季汛期,地球上的气温还不能上升,会有一段时间的春寒。

每年夏天,我国的长江、黄河等大江大河都要进行防汛抗洪,因为这是这些大河的汛期,而且江河的水量最大。但世界上有些河流,如苏联的额尔齐斯河、鄂毕河、叶尼塞河、勒拿河,其主汛期不在夏季而在春季,春季汛期是全年最大的,远远超过夏季汛期的规模。

原来这些河流流过的平原积雪很厚,春季这些地区经常有暖气团活动。当暖气团过境时,水汽遇到雪面会冷却凝结。1克水蒸气凝结时释放的潜热是597卡,可以融化7.5克雪。因此,尽管积雪很深,但平原地区的一些地方在几天内就可以被暖气团完全融化,融化的雪水流入大量河流,这是造成春汛泛滥的主要原因。

在中国西部的一些内陆河流,春季洪水也是那里最大的汛期,而且特别凶猛,有时会引发洪水。但这些地方的夏季,河水量迅速减少,进入枯水期。像发源于准噶尔边界山区的额敏河,春季水量特别丰富,夏季水量很少,清澈见底,不会因为有少量地下水渗入而断流。

这些河流主要发源于山区,冬天下的雪不会融化,到了春天,雪被太阳辐射融化,形成了内陆河流罕见的汛期。在一些高山地区,山顶终年积雪,但一定高度以上的积雪不会终年融化,这就叫雪线,只有雪线以下的积雪才会在春天融化。中国大部分内陆河流流经干旱地区,水量很少。但在春季汛期,河水特别集中,需要抗洪,所以沙漠地区发生洪水也不是不可能。

在中国北方大部分地区,春汛是灌溉农田最宝贵的水源。冬季降雪量、融雪后春汛的大小和早晚与北方地区的农牧业生产密切相关。总的来说,中国的季节性雪较少,是一个干旱少雪的国家。所以很多地方不是担心春汛过多,而是苦于春汛不足,苦于春旱现象。华北、西北部分地区经常出现春旱现象。相比之下,东北平原地区很少发生春旱,因为冬季降雪多,春季汛期不太猛但持续时间长。

雪就像一张奇妙的地毯,覆盖着大地,这样地面的温度就不会因为冬天的寒冷而降得太低。雪的这种保温效果是和它自身的特性分不开的。

众所周知,冬天穿棉袄很暖和。为什么穿棉袄会暖和?这是因为棉花的孔隙率很高,棉花的孔隙中充满了大量的空气,导热性差,这层空气阻止了人体的热量向外扩散。覆盖在地球胸部的雪和棉花很像,雪花之间的孔隙率很高。正是这层空气钻入雪的孔隙,保护地面温度不会降到很低。当然,雪的保温功能是随时随密度变化的。这很像穿新棉袄特别暖和,旧棉袄不太暖和。新雪密度低,里面储存的空气多,保温效果特别强。陈雪像旧棉袄,密度大,保温效果弱,因为里面储存的空气少。

为什么一个物体储存的空气越多,保温效果越强?

这是因为空气是不良导体。我们知道,任何物体本身都能传递热量,这种传递热量的性质就叫做物体的导热系数。在自然界常见的几种物质中,空气的导热性最差。因此,一个物体中含有的空气越多,它的导热性就越差。因为雪中所含的空气量变化很大,所以雪的导热系数也变化很大。一般新下的雪毛孔大,保温效果最好。春季融雪后期,雪被水浸湿,其导热系数更接近水,因此雪的保温作用趋于消失。

人类短跑世界冠军,但是每秒跑11米;猎豹,动物界短跑冠军,追逐猎物时的速度快如闪电,但它每秒钟跑30.5米;12级的强台风,但它每秒钟跑32.5米。但是雪崩可以达到每秒97米的惊人程度。比如秘鲁1970的雪崩,不到三分钟飞了14.5公里。也就是说,平均每秒钟的速度将近90米。

雪崩的破坏力很强,主要和它的速度有关。高速运动的物体会产生强大的冲击力。一颗子弹,当你把它握在手里,接触人体的时候,你根本看不到任何危险。但当它高速飞出桶外时,就能致人于死地。飞机最怕在空中撞鸟,因为高速飞机经常被鸟撞碎前舱玻璃。

雪崩的冲击力非常惊人。速度很高的雪崩,被撞物体表面每平方米可以承受40 ~ 50吨的力。世界上没有任何物体能承受如此巨大的冲击。即使是郁郁葱葱的森林,遇到高速雪崩也会像理发推子一样被卷走。

雪崩造成灾难的另一个原因是雪崩引起的气浪。雪崩体在高速运动的过程中,可引起空气剧烈振荡,在雪崩龙头前产生强大的空气翻腾。这种空气翻腾有点类似原子弹爆炸时的冲击波,力量很大。秘鲁1970雪崩引起的空中翻腾,扬起地面的岩石碎片,在附近引起了一场奇怪的“石雨”。

在陡峭的岩石或山谷急转弯的地方,雪崩有可能被阻止。但雪崩气浪难以阻挡,还会沿着雪崩运动的方向继续爬山越岭。所以雪崩气浪的作用范围比雪崩体大得多。气浪中的雪崩也能摧毁森林、房屋和其他工程设施。当它越过交通线时,甚至能掀翻车辆。人遇到它,即使刮不掉,也会被它憋死。

雪崩和战争一样,带给人们无尽的灾难,两者之间似乎有着不解之缘。历史上有很多与雪崩有关的战争。

古代北非曾经有一个非常著名的军事强国,叫做迦太基帝国。后来由于利益冲突,这个帝国与地中海北岸的罗马帝国发生了多次战争。公元前218年,迦太基著名的汉尼拔马奉命远征罗马帝国。他指挥着38000名步兵,8000名骑兵和37头大象,绕过西班牙和法国,在10的终点越过了白雪皑皑的阿尔卑斯山。由于汉尼拔的马缺乏起码的积雪和雪崩常识,他的部队在阿尔卑斯山被雪崩搞得晕头转向,损失惨重。一万八千名士兵和两千匹战马牺牲了,几头非洲象也埋葬在雪海。

近代,法国皇帝拿破仑准备入侵被白雪皑皑的阿尔卑斯山隔开的意大利。拿破仑比汉尼拔聪明得多。他首先派间谍到山里侦察。间谍战战兢兢的回来说:“也许会过去,但是……”。拿破仑立刻阻止了间谍说下去:“越久越好,不要有但是。马上去意大利!”“1796年,拿破仑亲自率领4万军队,排成30公里的长蛇队形,从西北向东南穿越白雪皑皑的阿尔卑斯山。尽管拿破仑事先做了充分的准备,但阿尔卑斯山的雪崩还是埋葬了近千名他的士兵。

第一次世界大战期间,意大利和奥地利在阿尔卑斯山的特洛尔地区作战,双方死于雪崩的人数不下4万。双方经常故意用大炮轰击白雪皑皑的山坡,制造人工雪崩来杀伤敌人。后来,一名奥地利军官在回忆录中感叹,“冬天的阿尔卑斯山是比意大利军队更危险的敌人。”