风是怎样刮起的
空气在水平方向上的运动就是风。风向是指风的来向,风速是单位时间内空气在水平方向上移动的距离,通常用“米/秒”表示。
风是怎样刮起来的呢?这与空气受热膨胀遇冷收缩的特性有关。地球表面由于受热不均,使各地获得的热量有多有少。受热多的地区,空气膨胀上升,空气密度减小,因而气压降低。受热少的地区,空气收缩下沉,气压升高。这样,两地区就产生了气压差。两地冷热程度越悬殊,两地的气压差就越大,空气流动得就越快。两地气压差小,风力就微弱。两地气压若相同,就不会有风产生。
风是引起天气变化的一个重要因素,它把大气中的热量、水汽从一个地方输送到另一个地方。大陆内部的空气含水汽少,刮西北风时,天气多晴朗;刮东南风时,风带来了海洋上空充沛的水汽,容易出现降雨天气。因此,不同的风向预示着不同的天气变化。由于风对人类的活动有着直接的影响,因此正确判断风力的大小,在日常生活中是很有实际意义的。
风力的大小用风级表示。风级从0~12级共13级。级数越大,风力越大,空气流动得就越快。在没有测风仪器的情况下,可以根据眼前景物的变化确定风力的大小:
0级为无风,这时水面无波,烟往上直冲,其风速在0~0.2米/秒;
1级为弱风,此时树叶略动,烟随风飘,其风速在0.3~1.5米/秒;
2级为轻风,此时树叶微响,人面部有感觉,其风速在1.6~3.3米/秒;
3级为微风,此时彩旗迎风招展,小船轻轻簸动,其风速在3.4~5.4米/秒;
4级为和风,此时尘土飞扬,树枝摇动,其风速在5.5~7.9米/秒;
5级为清风,此时小树摇摆,水波滚动,其风速在8.0~10.7米/秒;
6级为强风,此时撑伞困难,电线发声,其风速在10.8~13.8米/秒;
7级为疾风,此时水起巨浪,顶风难行,其风速在13.9~17.1米/秒;
8级为大风,此时树枝被折断,江河掀起大浪,其风速在17.2~20.7米/秒;
9级为烈风,此时房瓦被掀掉,烟囱被吹垮,其风速在20.8~24.4米/秒;
10级为狂风,能吹倒大树,具有很大的破坏力,其风速在24.5~28.4米/秒;
11级为暴风,暴风在陆地上极为罕见,能掀翻海上船只,其风速在28.5~32.6米/秒;
12级为台风,此时海浪涛天,风浪能将海上的巨轮吞没,其风速大于32.6米/秒。
雷电功大于过
电闪雷鸣是大自然中最为雄伟壮观的景象之一。高温、高湿的空气和强烈的上升运动是形成雷电现象的基本条件。在由冰晶、水滴组成的积雨云中,由于上升气流强烈,云中冰晶、水滴相互碰撞,从而使云块带上不同性质的电荷。当电荷聚集较多时,其电场强度可达几千伏/厘米至1万伏/厘米。当带有异性电荷的云块相互接近时,便会产生火花放电现象,放电时的电流强度平均可达几万安至20万安,这就是闪电。在闪电的通道上,空气瞬时温度可达6000~30000℃,其亮度超过太阳。高温使空气体积迅速膨胀,空气中的小水滴汽化;放电后,被加热而膨胀的空气,很快又冷却和收缩。空气被振荡时发出的声音,就是我们听到的震耳欲聋的雷声。由于光速为30万千米/秒,而声音在空气中的传播速度为340米/秒,所以我们总是先看到闪电后听到雷声。
雷电现象
据统计,地球上平均每天约发生46000次雷电现象。赤道热带地区雷雨频繁。印度尼西亚爪哇岛上的茂物市,平均每年有322天出现雷电,有“世界雷都”之称。随着纬度增加,雷雨出现次数越来越少,到北纬82度以北,南纬55度以南,雷雨就销声匿迹了。我国长江以南年平均雷雨日数为40-80天,长江以北为25~40天。广东、海南岛、雷州半岛等地雷电活动最为频繁,年平均雷电出现日数可达120天。
雷电所造成的雷击现象,给人类带来无数灾难,它能焚毁森林,毁坏房屋,伤害人畜。千百年来,人类一直视雷暴为自然界的一大灾害。然而,假如没有闪电,人类就会失去一座巨大的“化肥厂”。一次大的雷雨过程发生时,可以制造出4万~5万吨氮肥,供植物直接吸收利用。假如没有闪电,人类将失去一位勤劳的“清洁工”。闪电发生时,在闪电通道上,由于高温高压的作用,空气中的氧气变成臭氧。臭氧能够杀灭细菌,使空气变得清新宜人。此外,雷电还是一种潜在的清洁能源。
当今,空气污染、地球变暖和臭氧层被破坏,直接威胁着人类和生物界的生存繁衍。据有幸上天的宇航员介绍,从空间观看地球,浓密的污染云雾正在使地球变成“一颗灰色的行星”。保护大气环境已是刻不容缓。过去,人类提出“征服大自然”的口号,完全是出于人类自身利益的需要和无知。实践证明,每一项大规模的改造自然的工程,都不可避免地存在着破坏生态平衡的弊端。而战争对自然环境的破坏,更是达到无以复加的地步。大自然是十分完美、和谐的。就像生物界中不存在益鸟和害鸟、益虫和害虫之分一样,自然界中出现的各种天气现象也不存在好与坏之分。人类仅仅是地球村中的一个成员而不是统治者。人类不能只根据自身的眼前利益来评判大自然。人类要想更好地生存下去,就应该认识到自然界中的一切都是必不可少的。这是因为地球经历了几十亿年的演变和进化,已经形成一个良性循环。对这个循环过程的任何破坏都是在毁灭地球。只有解决好人类与大自然、人类与人类之间的矛盾,使人类与大自然融为一体,成为大自然的一个组成部分,才能实现真正意义上的“回归大自然”。只有到那时,地球才能得到真正的、完善的保护,成为宇宙中一颗最美丽的明星。
美丽的雨后彩虹
在夏秋季节里,倾盆大雨过后,天边便会出现一条绚丽多姿的长虹,它像一座灿烂的半拱形彩桥,飞架在天边的地平线上方,形成天空中一道亮丽的风景线,令人陶醉。
古代由于人们对自然科学认识的有限,将虹的出现归结为神仙的作用。
1624年,意大利学者多明尼斯主教,第二个用自然科学的原理解释了虹的形成原因。但由于当时社会的落后和愚昧,竟把多明尼斯主教逐出教会,判处死刑,并把他的著作和罪犯尸体一起焚烧掉。后来法国科学家笛卡儿在水池旁边,看到了水池上面含有大量水滴的空中人造虹,他便用装有水的玻璃球进行了实验,并在1637年发表了介绍虹的形成原因的文章,他在文章中阐述:“虹是由于太阳射入空中的水滴反射和折射的结果。”但他还不清楚虹的颜色是如何形成的。直到17世纪60年代,牛顿发现太阳光通过三棱镜的色散现象后,虹的秘密才被揭开了。
美丽的彩虹
虹是一种自然的天气现象。在盛夏和初秋季节里,下雨前后,当空气里还飘浮着许多小水滴时,太阳光照射到这些小水滴上,由于发生折射作用,就使得太阳光线扩散开来,使之重新成为七种颜色;再经过地面的反射作用,就形成了由外向内、排列顺序为赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫的瑰丽多彩的光弧,这便是虹。虹的颜色和宽度取决于水滴大小,空中的水滴越大,虹的颜色越绚丽,虹带越宽;反之亦然。虹的出现,和当地的未来天气变化有着密切关系,我国劳动人民在生活实践中总结的“东虹日头西虹雨”的天气谚语,是有科学依据的。我们居住在温带地区,高空的气流是有规律地自西向东移动的,因此,未来的阴晴风雨的天气变化,是和西方气流的性质有着密切关系的。所谓的“东虹日头”,是指傍晚东方出现虹时,表明第二天是晴天,因为东虹表明东方空气中的水滴很多,湿度很大,但雨区将继续向东发展,不会经过本地区,所以当地不会下雨。而与此相应的西方,空气干燥,将向本地移来,因此当地的第二天将是晴天。“西虹雨”的意思,是指早晨在西方出现了虹,预示不久将出现阴雨天气。因为西方空中含有大量的水滴,这些水滴将向东发展,移向本区。再加上本地随着太阳的升高,低空的水汽继续蒸发不断上升到高空,与高空的水滴相遇,使高空中的水滴不断扩大增多,自然就会形成阴雨天气。
危害及大的龙卷风
龙卷风也叫旋风,在海上或海边最为多见,其速度非常快,风速为每秒钟100米,甚至可以达到每秒钟175米以上。比12级台风还要高五六倍。发生在海上的龙卷风,常常能卷起一个个参天的水柱。旋风过处,那巨大的水柱此倒彼立,水柱倒塌声和着风声加上那林立的银色水柱,场面煞是壮观。
龙卷风的范围小,是它有这么大的威力的主要原因。它风柱的直径一般只有25-100米,在极少数的情况下直径才达到1000米以上。从发生到消失,时间也并不长,有的只有几分钟,最多的也只有几个小时。
龙卷风四处为虐
2000年5月,我国某海滨小城被一股强大的龙卷风袭击,使得该地区的房屋坍塌,庄稼毁坏。灾后估算,这场一袭而过的龙卷风,比1998年此地长达2个月的水灾造成的损失还要大。其实,龙卷风不仅来势凶猛,而且还十分神奇。
在美国的俄克拉何马州发生过这样一件怪事。两匹马拖着一辆大车走在海滨大道上,车夫坐在车上,由于天晴气爽,他打起瞌睡来。突然,一声巨响把他从昏睡中惊醒。他用双手揉揉眼睛清醒过来,一下子被吓呆了:两匹马无影无踪。再摸摸自己,脑袋还在肩上,四肢还都有,车子也少了一根车辕。
在这座城市还发生另一件怪事。在一个晴朗的夏日,一对夫妇躺在床上休息,一声刺耳的巨响惊醒了他们。起来一看,以为这声音是梦中听到的,于是又躺了下去。但是,他们忽然发现他们的床已被弄到荒无人烟的旷野,周围没有房子、没有任何建筑物,也没有牲畜。只有一只椅子还留在他们的旁边,折叠好的衣服仍好端端地摆在上面。
龙卷风“钟情”美国
龙卷风是造成这些稀奇古怪的事情的罪魁祸首。著名童话《绿野仙踪》的故事也是从龙卷风开始的:一位在自家门前帮奶奶喂鸡的小女孩,突然被一阵龙卷风带到一个完全陌生的森林地带。
龙卷风是常见的自然现象,而且它的破坏力甚至超过地震。1925年3自18日,一次有名的“三州旋风”遍及密西里、伊利诺斯和印第安纳3个州,损失达4000万美元,死亡695人,重伤2027人。美国境内另一次龙卷风竟然摧毁了一座铁路桥,可见威力之大。
1879年,堪萨斯州北方上空的两块又黑又浓的云会合后,在云层下端产生旋涡。旋涡迅速增长,变成一根顶天立地的巨大风柱,在3个小时内,像一条孽龙似地在整个州内胡作非为,肆虐横扫,所到之处,无一幸免。但是,最奇怪的事是发生在刚开始的时候。龙卷风旋涡横过一条小河,遇上了一座峭壁,显然是无法越过这个障碍物,旋涡便折向西进,那边恰巧有一座新造的75米长的铁路桥。龙卷风旋涡竟将它从石桥墩上掀起来,把它扭了几扭,然后抛到水中。事后专家们认为,这次旋风的毁桥显示了它的最大威力,此时旋涡壁气流的速度已高于音速。
魔术师般的超音速龙卷风的表演令人吃惊。美国圣路易市在1896年发生过一次旋风,使一根松树枝竟轻易穿透了一块1厘米左右厚的钢板。1919年,发生在美国明尼斯达州的一次旋风,使一根细草茎刺容一块厚木板,而一片三叶草的叶子竟像钉子一样,被深深凿入了泥墙中。
龙卷风
龙卷风对俄罗斯也很有兴趣
龙卷风不仅常常光顾美国,而切对另一个大国俄罗斯也很有兴趣。1953年8月23日的一场龙卷风,吹开了俄罗斯一户人家的门窗。放在五斗橱上的一只闹钟被吹过了3道门,飞过厨房和走廊,最后吹进了阁楼。还有一次,在俄罗斯一城镇的龙卷风范围较大,在它大约吹过了100米的距离后,乱飞到一户农家的园子里,龙卷风将大主人谢莱茹涅娃的大儿子和婴儿吹到一条沟里,而她的次子彼佳被刮走不见影踪,直到第二天,有在索加尔尼基市找到。当时他吓得魂不附体,但丝毫未受损伤。令人奇怪的是,不是顺着风向吹,而是逆着风被吹到索加尔尼基市的。虽然所受损失不大,但十分令人不解。
龙卷风中最不同思议的是空中飞物。1917年3月23日,新奥尔巴尼市曾有过一次空中坠物的奇雨,在离遭龙卷风袭击的村庄40千米远的地方,从云端落下来衣物碎片、残缺不全的家具等,还有一罐子腌黄瓜等。显然,这是龙卷风的杰作。
龙卷风在中国
龙卷风在我国的沿海地区,也创造了不少的传奇故事。1956年9月24日,上海曾发生过一次龙卷风,它轻而易举地把一个11万千克的大储油桶“举”到15米高的空中,再甩到120米以外的地方。1997年在渤海边一个乡村,龙卷风将一个70多岁的老太太带到空中,在太空遨游了好半天之后,竟然又安然无恙地送了回来。这位姓刘的老太说,她在空中什么知觉也没有,不知到了多远什么地方,完全是混沌状态,更不知是怎么又回来的。在浙江一个农村,龙卷风将农场上的十几台脱粒机拧在空中,在旋风的中心,狂风凭借巨大的力量,将机器相互撞击,直听得吼叫的风声中夹着刺耳的金属撞击。农民们眼看着自己的家什被自然在破坏着而束手无策,无能为力。在离心力作用下,不时摔出散落的机器零部件。风终于停了,在旋风的一个上百米的范围内,机器弯形的钢板、被支解的钢架。扭弯了的螺丝洒落一地,十几部机器全部报废。
龙卷风之谜
龙卷风虽然常常发生,但对它却不甚了解。例如。为什么龙卷风有时会席卷一切,而有时在其中心范围内的东西却丝毫无损。为什么它能把一匹马吹走1000米,但从未有人见到过树会被龙卷风吹走,它充其量是将树折断吹倒在一旁。在北美。当龙卷风过后常可见到鸡的羽毛被拔得精光。但有时只拔去一侧的鸡毛,而另一侧却完好无损,这些该作何解释呢?至今尚无答案。
“怪风”招来“怪雨”
1985年8月13日14时,山西省榆次市沛林乡大峪口村的村民,在村东北方向的山梁上,发现一个直径约50米的橘黄色圆柱体,飞速地旋转着直插云端。这个庞然大物携带着沙石、尘土、树枝、庄稼、衣服、塑料制品……在空中盘旋、呼啸,慢慢从东北方向朝村子移来。先是村口一棵两个人都抱不住的百年古槐树被连根拔起,接着几十间房屋变成了废墟。青年农民张三牛拉着4岁的儿子还没来得及躲避,就被狂风卷进发出隆隆轰鸣声的巨大黑洞中。张三牛紧紧抱着儿子不放,在腾空飞了30多米后竟平安地降落到地面。这场“怪风”搞得人心惶惶,不少人烧香磕头,祈求神灵保佑。