于鵬翔

我們平時常說“成云至雨”，有云就一定有雨嗎？我在前幾期講過云實(shí)際上是水汽在冷卻之后凝結(jié)成的小水滴，我們把這種小水滴叫作云滴。云滴非常小，直徑大約為20微米（0.02毫米），相比之下一根頭發(fā)的直徑大約是云滴的4倍。由于云滴太小了，所隊(duì)云滴在大氣中下降的速度非常緩慢，一個云滴要從1 000米高空落到地面需要幾個小時，而實(shí)際上，云主要存在于對流層，從沒有云滴能直接落到地上，因?yàn)樵浇咏孛鏈囟仍礁?，云滴下落不久就會重新變成無形無色的水汽了。那么，要想讓云滴變成雨滴落到地面，云滴就要變大。那要變多大呢？一個雨滴的直徑大約是云滴的100倍，約2毫米。同學(xué)們讀到高中時會學(xué)一個球體的計(jì)算公式：（ 4/3）πr3，這里面的π就是著名的圓周率3.141 592 6……； r是半徑，也就是直徑的一半；三次方就是將半徑連續(xù)乘以三次。這樣，我們就可以用這個公式計(jì)算出一個雨滴的體積是云滴的100萬倍，也就是說，一個云滴要想變成雨滴，體積要增加100萬倍，是不是很驚入？！如果單純靠云滴緩慢吸收周圍的水汽凝結(jié)成一個雨滴顯然是很困難的，那小小的云滴是怎樣讓自己變龐大的呢？

柏杰龍的發(fā)現(xiàn)

一位瑞典氣象學(xué)家名叫柏杰龍，他發(fā)現(xiàn)了一個很有意思的現(xiàn)象可以用來解釋雨的形成。有一次，柏杰龍?jiān)谏缴隙燃伲⒉降臅r候他發(fā)現(xiàn)這座山經(jīng)常霧氣繚繞。但當(dāng)他沿山坡向上走時，越往上氣溫越低，直至低于-5℃時，周圍的霧氣消散了。他還發(fā)現(xiàn)當(dāng)氣溫高于0℃時，霧氣又會出現(xiàn)。柏杰龍仔細(xì)觀察四周，終于找到出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因：周圍的杉樹。當(dāng)然，并不是杉樹把霧氣吸收了，而是當(dāng)氣溫低于-5℃的時候，杉樹的枝條上會結(jié)出冰晶，正是這些冰晶在不斷地消耗著周圍的小云滴，最終冰晶變大形成霧凇，由于云滴被冰晶吸收殆盡，于是出現(xiàn)了晴朗的天氣。

從一場雪到一場雨

柏杰龍?jiān)谟^察到冰晶消耗云滴的現(xiàn)象之后，進(jìn)行了更加深入的研究。他想，要是這些冰晶出現(xiàn)在云里，那它們也會吸收云中的小水滴，使云滴迅速變成大冰晶，也就是雪。而這些大冰晶下落后，根據(jù)地面上不同的氣溫狀況就會形成降水或者降雪。這個研究成果后來被命名為“柏杰龍過程”。柏杰龍過程主要出現(xiàn)在中緯度地區(qū)，在我們頭頂上的高空，空氣的溫度可以降到零下十幾度甚至幾十度。但與大家所想的不同，空氣中極端潔凈的小水滴并不會輕易凍結(jié)，因?yàn)闆]有足夠使他們凍結(jié)的凝結(jié)核。這些；吉凈的小水滴變成了過冷水，就是在低于0℃時也不結(jié)冰的液體水。這便解釋了另一種天氣現(xiàn)象：凍雨。這些凍雨在空中是低于0℃的雨滴，一旦落到地面遇到灰塵或其他凝結(jié)核就會迅速凍結(jié)成冰，給人們的生活帶來不便。

假設(shè)高空的氣溫在-10℃-20℃之間，空氣中就會有過冷水和冰晶共存。當(dāng)云中的小水滴達(dá)到飽和狀態(tài)的時候，空中的小冰晶就會貪婪地吸收周圍的小水滴讓自己變大，當(dāng)他們足夠大的時候，就開始下落，在下落的過程中，有些冰晶會破碎，于是大冰晶又分裂成無數(shù)小冰晶，小冰晶再不斷吸收周圍空氣中的小水滴，這樣冰晶越來越大、越來越多，最終形成一片片雪花飛向地面。當(dāng)?shù)乇頊囟却笥?℃時，雪花又融化成雨滴。所以，在我們生活的地方，大部分的雨其實(shí)都源于高空上的一場暴雪！

熱帶地區(qū)怎么下雨？

在緯度更低、溫度更高的熱帶地區(qū)，空氣中有豐富的水汽，云較中高緯度地區(qū)高度更低，數(shù)量更多。因?yàn)闊釒У貐^(qū)空氣濕潤、潔凈，于是能夠產(chǎn)生少量的大水滴，這些大水滴下落速度較快，不會輕易被蒸發(fā)。在下落的過程中，大水滴與周圍的小云滴碰撞、合并、破裂，再碰撞、合并……就這樣，水滴變得越來越大，數(shù)量越來越多，最終形成一場瓢潑大雨。

“春雨貴如油”？

有一種風(fēng)叫作季風(fēng)，它是由于海洋和陸地溫度不同而產(chǎn)生的一種能夠隨季節(jié)變換風(fēng)向的風(fēng)。這種風(fēng)尤其會在面積很大的大陸與大洋之間產(chǎn)生，比如我國的位置就是在世界上最大的大陸——亞歐大陸和最大的大洋——太平洋之間，所以我國的季風(fēng)現(xiàn)象非常明顯。簡單來說，就是冬季時亞洲大陸尤其北部地區(qū)比其東面的太平洋更冷，這時候陸地上就會形成一個巨大的高壓區(qū)域，于是風(fēng)就像河流一樣從高壓的亞洲大陸吹向氣壓相對較低的太平洋。夏季時，陸地升溫更快，于是海洋的溫度變得低于陸地，這樣海洋上便形成高壓區(qū)域，這時，風(fēng)就從海洋吹向陸地。而正是這股從海洋吹來的夏季風(fēng)給我們帶來了豐沛的降水。這里請大家熟記一個原則：冷高壓，熱低壓，風(fēng)從高壓吹向低壓。

每年春天，陸地上氣溫逐漸升高，帶著水汽的暖暖的夏季風(fēng)首先會從海上來到我國東南沿海地區(qū)。這時的夏季風(fēng)還是一個柔弱的孩子，而陸地上的冷空氣也是強(qiáng)弩之末。不太強(qiáng)的冷空氣和同樣不太強(qiáng)的夏季風(fēng)在東南地區(qū)相遇、膠著，而夏季風(fēng)帶來的水汽遇到冷氣團(tuán)之后開始降水。又因?yàn)殛懙厣系睦錃鈭F(tuán)與夏季風(fēng)形成的暖氣團(tuán)互不相讓，誰也不愿離開，于是南方地區(qū)就會經(jīng)歷一個漫長的梅雨季。這種情況可苦了北方人民，尤其是農(nóng)民伯伯。因?yàn)榇禾煺遣シN的季節(jié)，無論是剛種下的種子還是結(jié)束冬眠等待返青的小苗，都急需雨水的滋潤。但是此時夏季風(fēng)還在南方和冷氣團(tuán)纏斗著，沒辦法到達(dá)北方，所以北方會經(jīng)歷一段干旱少雨的時期，在這個時期天上落下一滴雨對大地來說都是珍貴的，所以便有了“春雨貴如油”的說法。到了七八月份，夏季風(fēng)才會帶著水汽光臨北方地區(qū)，這時的夏季風(fēng)已經(jīng)十分強(qiáng)大，帶來的水汽也更加充足，于是北方的夏天不僅會有降雨，很多時候還是傾盆大雨。

詩詞中的雨

杜甫在《春夜喜雨》中寫道：“好雨知時節(jié)，當(dāng)春乃發(fā)生，隨風(fēng)潛入夜，潤物細(xì)無聲?！边@里杜甫描述了一次春季的降雨過程。春天，空氣中水汽不充足，這時緩緩而來的風(fēng)能幫助補(bǔ)充空氣中不足的水汽，同時，夜晚氣溫降低，有利于水汽凝結(jié)，形成降水。這樣一場小雨在春旱時落下，自然是一場好雨啦！不過，這股春風(fēng)并不強(qiáng)大，帶來的水汽也不多，因此，只能“潤物細(xì)無聲”。大家再想想王維的《山居秋暝》中最著名的兩句：“空山新雨后，天氣晚來秋?！笔遣皇呛苡幸饩?？！山中植被豐富、空氣濕潤、水汽充足，唯獨(dú)缺乏一股能夠使水汽凝結(jié)的冷空氣。晚間一股冷空氣恰好襲來，于是空寂的山中下起一場小雨。下完雨的山谷被冷空氣填滿，氣溫迅速下降，于是便有了秋天的感覺。而低溫使得空氣中的水汽無法再蒸發(fā)到天空中形成云彩，因此王維對著沒有云層遮擋的夜空又言：“明月松間照，清泉石上流?！庇每茖W(xué)的視角讀詩是不是也很有趣？！