Question

天为什么会下雨？

Answer 1

2008-09-20 18:50天上的雨来自空中的云，空中的云其实就是水的凝结物，它来自地面的水汽蒸发。当云中的水滴达到一定程度，也就是不能被上升的气流顶托住的时候，水滴（也可能是冰滴、雪花）就会落到地面上，即是我们所见的雨（雹、雪）。
水汽的蒸发随时会有，但并不是随时都会有雨。在空气中，温度高时，能容纳的水汽量就大，温度低时，空气中能容纳的水汽就少。在空气运动由高温到低温处时，水汽就会由不饱和到过饱和，从而由水汽凝结成水滴，当水滴的重量超过空气的浮力时，就会形成雨降下。如：夏季的下午就由于强烈的水汽蒸发，上升，冷凝，形成阵雨；冷空气南下与东南湿热气流相遇所形成的锋面雨，等等。
由于江、河、湖、海受到太阳照射，水就变成水蒸气。水蒸气上升又变成小水滴或小冰晶受到下边气流也在不断把水汽众下面输送到云里来。云里的小水滴、小冰晶在运动中相互碰撞，体积会增大。云下层的水滴慢慢变大，云彩上层的冰晶体积增大以后，掉到云层下部的水滴之间，水滴会越来越大。当这些水滴大到上升气流拖不住它们的时候，就会下雨了。

下雪或者下雨必须满足的两个条件就是1.来自于热带地区暖湿气流。2.有来自于高寒地区的冷空气。冬季降雪区域（夏季降雨区域同理）分布于锋面附近，也就是冷暖气团交界处。这个位置是不固定的，它由两种性质气团势力的强弱决定。冷气团势力弱，锋面及降水区域偏高纬，冷气团势力强，锋面及降水区域偏低纬。冬季影响我国的陆地冷高压是中心位于蒙古、西伯利亚地区的亚洲高压（又称蒙古、西伯利亚高压），它的势力范围非常大，对我国、特别是北方地区的天气影响极大。今年隆冬前期影响我们国家的冷空气相对来说明显偏弱，次数也不多，即使有暖湿气流的配合没有冷空气也不太容易下雪。然而进入2008年以来，亚洲高压非常活跃，不断形成冷气团南下影响我国，造成大范围大风降温天气，但是由于南方今年的暖气团也很活跃，大量来自太平洋、印度洋的暖湿气流频频光顾南方地区，当来自蒙古西伯利亚的强大冷气团迅速南下至南方地区，并与暖湿气团相遇后，这一冷、一暖两个正好结合在一起。受这两个气流共同影响，所以最近一段时间，特别是在长江流域雨雪天气比较多，而且长时间维持着低温天气。如果只有强大的冷气团，而没有暖湿气团提供的大量水汽，南方只会出现大风降温天气；如果只有暖湿气团提供的大量水汽，而没有冷气团光临，则根本没有什么灾害性天气。而两者齐备的时候，灾害就降临了。

（一）水和云

1．水存在的形态？
在自然界中，水分在循环运动中不断地改变着它的状态：液态的水，固态的冰和气态的水汽。液态的水可以凝结为固态的冰层和冰粒，也可以蒸发为气态的水汽，气态的水汽可以凝结为液态的云雾雨露，也可以凝华为固态的冰霜雪雹，而固态的冰霜雪雹可以溶解为液态的水或水滴，也可以升华为气态的水汽。蒸发和凝结，升华和凝华，融解和凝固，这种水态的转化过程，在自然界里是永不停息地进行着的。
2．水怎样变为水汽？
自然界中暴露着的液态水和固态冰，每时每刻都在向大气中蒸发着水分，形成水汽。水分蒸发的快慢与蒸发面的温度，性质和形状，空气中的温度以及风速、气压等因素有关。
一般情况下，温度高，蒸发面水分子平均动能增大，因而容易跳出水面闯入大气，蒸发速度较快；温度低，蒸发面水分子的平均动能减小，因而不太容易跳出水面而闯入大气，蒸地球上的江河湖海以及陆地表面中的水分子受到阳光照射，不断地蒸发、升腾，混入大气中。水汽随着温暖的上升气流升入高空后，温度变得越来越低，水汽达到过饱和状态，于是，水汽便在凝结核的作用下结成小水滴。无数的小水滴集合在一起便形成了云。
4．云有哪些类型？
云按高度分类，通常可分为四大类型：高云、中云、低云和直展云。高云的云层高度在六千米以上，通常又分为卷云、卷层云和卷积云；中云云底高度在二千五百米至六千米之间，一般分为高层云和高积云；低云云底高度低于二千五百米，又分为层积云、层云和雨层云；直展云云底高度低于二千五百米，有积云和积雨云之分。
5．晕是怎样产生的？
晕是日月光线通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射而形成的。当光线射入卷层云中的冰晶后，经过两次折射，分散成不同方向的各色光。实际上，有卷层云时，天空漂浮无数的冰晶，在太阳周围的同一圆圈上的冰晶，却能将同颜色的光折射到我们的眼睛里来而形成内红外紫的晕环。天空中有由冰晶组成的卷层云会出现一个或两个以上以日月为中心，内红外紫的彩色光环，有时还会出现很多彩色或白色的光点和光弧，这些光环、光点和光弧统称为晕。
6．雾从何而来？
云和雾都是悬浮于空中的微细水滴或冰晶组成的。云为空中之雾，雾为地面之云，它们之间并没有本质上的区别，区别只在于雾是空气中的水汽在地面附近就达到过饱和状态，从而形成肉眼能够看得见的但又很难看得清楚的小雾滴，日出以后不久，雾由于受到阳光的照射而开始蒸发，常常被抬升为灰色的云层，进而升入高空，变成了云。
7．雾分几种类型
根据空气达到过饱和的具体条件不同，雾可分为：辐射雾、平流雾、锋面雾、上坡雾和蒸气雾。
（二）露和霜
1．露水是怎样形成的?
在夏季晴朗的早晨，由于气温较低,地面的热量迅速向外辐射,近地面层的空气温度很快降低,当实际温度低于露点温度时,空气中的水蒸气遇到较冷的花草或树叶表面便会凝结成小水珠,成为露水。
2．霜是怎样形成的？
在秋冬季节，由于受寒潮或较冷空气的影响，气温明显下降，地面热量散发迅速，在碧空风微的夜晚到清晨，当物体或作物温度降到摄氏零度以下时，空气中的水蒸气便直接在地面物体或作物上凝华成白色象冰屑一样的霜。
3．霜和霜冻有何区别？
霜是当物体或作物温度降到摄氏零度以下时，空气中的水蒸气直接在地面该物体或作物上凝华成的白色象冰屑一样的结晶物，而霜冻是指作物表面的温度迅速下降到其遭受危害时的温度，人们把它称为“暗霜”或“黑霜”。
4．霜冻是怎样对作物造成危害的？
作物内部都是由许多细胞组成的。作物内部细胞与细胞之间的水分当温度降到摄氏零度以下时就开始结冰。从物理学中的得知，物体结冰时体积要膨胀。因此，当细胞之间的冰粒增大时，细胞就会受到压缩，细胞内的水分被迫向外渗透出来。细胞失掉过多的水分，它内部原来的胶状物质就逐渐凝固起来。特别是在严寒霜冻以后，气温又突然回升，则作物渗透出来的水分很快变成水汽散失掉。细胞失去的水分没法复原，作物便会死去。

（三）雨和雪
1．云为什么会降雨？
在云块中，随着空气中的水汽的不断补充，过饱和的水汽继续不断地在云滴上凝结和凝华，使云滴继续增大。当增大到一定程度，由于重力作用，云滴开始下落。在下落过程中，大的云滴下降速度快，小的云滴下降速度慢，因此大的云滴会赶上小的云滴，合并成更大的云滴。如此下去，云滴就象雪球一样越聚越大，最终落向地面，成为雨滴。
2．雷雨是怎样产生的？
在夏季晴朗的日子里，当某地存在暖湿气流时，便会产生对流运动。暖湿气流从地面生起，因绝热冷却达到过饱和而凝结成云，在下降气流控制的地区，空气绝热增温，空气相对湿度较小，云无法产生，于是便形成了一朵朵顶部凸出，底部平坦象馒头一样的淡积云。若对流运动继续发展，由于上升气流的中部比周围强，于是便形成了象山峦或宝塔那样的浓积云和更加庞大的犹如巍巍高山的积雨云了。在积雨云中，由于冰晶之间的相互碰撞，摩擦和发热，结果使冰晶破碎和分离，于是热的一端带负电，向云顶积结，冷的一端带正电，向云底靠拢，云层底部的正电荷区会在地面上感应出负电荷区，云中的电荷分离作用愈强烈，云底与地面之间的电位差就愈大，当大到一定程度时，就会发生击穿空气的放电现象，造成闪电和雷鸣，形成雷雨。
3．雷雨云中的空气放电为什么会引起闪电和雷鸣？
在发生空气放电的瞬间，云底底部与地面之间会达到每厘米千伏以上的高压，空气温度会骤然达到摄氏一万度，甚至二万度，在这样高的温度下，不仅空气本身会很快地膨胀，而且云滴和雨水也会急剧汽化，所以我们会看到闪电，同时在闪电的通路上，空气一过又很快地冷却收缩，膨胀和收缩速度竟可达1000米/秒以上，这样一胀一缩，空气便会发生剧烈的振动，产生爆裂声，即雷鸣。
4．为什么雷声总出现在闪电之后？
在雷雨云中，闪电和雷声是同时发生的。但由于它们在大气中的传播速度相差很大，因此人们总是先看到闪电而后听到雷声。光每秒钟走30万公里，而声音只能走340米，所以闪电几乎是在空气放电的一瞬间就传到我们的眼里，而雷声则要经过一段时间后才能传到我们的耳朵里。闪电与雷声出现的时间愈长，雷雨区就离我们愈远。
5．雷雨云中为什么有时会产生冰雹？
冰雹是从积雨云中降落下来的小冰球或冰块，能够下冰雹的积雨云叫冰雹云。在冰雹云里，起初和下雷雨的积雨云一样，也是由水滴、雪花、冰晶混合组成。云中的上升气流比较强，它把云底部不断增长的水滴送到云的中上部成为过冷却水滴，它们或者跟冰晶、雪花碰到一起，或者自然冻结，形成冰雹胚胎。当遇到过冷却水滴时，胚胎表面会冻结一层不透明的冰，当上升气流减少，冰雹胚胎降到0℃线以下时，它的表面的一部分又融化成水，同时也有一部分水滴粘上去。当它再次被增强的上升气流带到0℃线以上时，胚胎表面的水又冻结起来，形成一层比较透明的冰壳。由于积雨云中的上升气流时强时弱，所以，冰雹胚胎就一次一次地在空中翻腾着，并不断地裹上一层层不透明和透明的冰衣，直到上升气流再也托不住它的时候，便会一落千丈降下来，形成冰雹。

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