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人工降雨 - 唐敏物理教学网  

2011-09-21 17:57:02|  分类: 知识短文 |  标签: |举报 |字号 订阅

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人工降雨
河南省平顶山市卫东区田选学校 范俊奇
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  干旱不仅影响植物生长、农业生产,严重时,还影响人们的生活和畜牧业生产,于是人们迫切希望人工降雨带来甘霖。可是,人工降雨的实施是有条件的。人工降雨在什么条件下实施?都有哪些方法?原理是什么呢?

 

  一、降雨产生的条件

 

  下雨一定有云,但有云却不一定下雨。什么条件下才能形成降雨呢?形成降雨的条件有两个:一是云中要有充足的水汽;二是云层中要有较多的凝结核,使水汽能够凝结。

 

  通常情况下,云中的水汽分布状态比较稳定,不易产生降水,而人工降雨就是要破坏这种稳定状态。如何才能破坏这种状态呢?一是降低温度,使水蒸气达到饱和状态。只有达到饱和状态,多余的水蒸气才能冷凝形成雨滴。二是增加云中的凝结核数量。有时候即使水蒸气达到甚至超过饱和状态,也不一定能冷凝成雨滴(这种现象叫做过饱和),因为缺少凝结核。这时,如果有大量凝结核的存在,过饱和的水蒸气会迅速聚集在凝结核上,形成雨滴。似乎既然知道了雨滴形成的条件,那么人工降雨就不是难事了,但要把理论转化成现实,真正的实施还要解决具体的技术问题。

 

  二、人工降雨的发明

 

  首次实现人工降雨的科学家是杰出的美国物理化学家欧文·朗缪尔。欧文·朗缪尔,1881131日生于美国纽约市布鲁克林。他从小对自然科学和应用技术极感兴趣。他年轻时就有一个伟大的理想:实现人工降雨,使人类摆脱靠天吃饭的命运。朗缪尔经过深入地研究,终于搞清了有云未必就下雨的原因,是因为云中冰核、冰晶的数目太少了。

 

  当时,在人们中流行着一种观点:雨点是以尘埃的微粒为“冰晶”,若要下雨,空气中除有水蒸气外还必须有尘埃微粒。这种流行观点严重地束缚着人们对人工降雨的实验与研究。朗缪尔通过实验告诉人们:尘埃对降雨并非绝对必要,干冰具有独特的凝聚水汽的作用,即相当于云中的冰晶或冰核。温度降低也是使水蒸气变为雨的重要因素之一。他在实验中不断调整加入干冰的量和改变温度,发现只要温度降到零下40以下,人工降雨就有成功的可能。朗缪尔发明的干冰布云法是人工降雨研究中的一个突破性的发现,它摆脱了旧观念的束缚。之后,朗缪尔决心将干冰布云法实施于人工降雨的实践。

 

  1946年已经66岁的朗缪尔像年轻人一样燃烧着探索自然奥秘的热情。七月的一天,在朗缪尔的指挥下,一架飞机腾空而起飞行在云海上空。试验人员将207 千克干冰撒入云海,30分钟以后,狂风骤起,倾盆大雨洒向大地。第一次人工降雨试验获得成功。朗缪尔开创了人工降雨的新时代。

 

  根据过冷云层冰晶成核作用的理论,科学家们又发现可以用碘化银等作为凝结核进行人工降雨,而且,从效果看,碘化银比干冰更好。碘化银可以在地上撒播,利用气流上升的作用,飘浮到空中的云层里,比干冰降雨更简便易行。

 

  三、现代的人工降雨

 

  现代更科学的人工降雨,有空中、地面作业两种方法。

 

  空中作业是用飞机向云中播撒催化剂。飞机作业一般选择稳定性天气,才能确保安全。地面作业是利用高炮、火箭从地面上发射。高炮发射的“炮弹”在云中爆炸,把“炮弹”中的碘化银燃成烟剂撒在云中。火箭在到达云中高度以后,碘化银剂开始点燃,随着火箭的飞行,沿途拉烟式播撒。一般高炮、火箭作业较为广泛。

 

  碘化银在人工降雨中所起的作用在气象学上称作冷云催化。碘化银只要受热后就会在空气中形成极多极细(只有头发直径的百分之一到千分之一)的碘化银粒子。1克碘化银可以形成几百亿到几十万亿个微粒。这些微粒会随气流运动进入云中,在冷云中产生上百亿到几万亿个冰晶。因此,用碘化银催化降雨不需飞机,设备简单、用量很少,费用低廉,便于大面积推广。

 

  四、人工降雨的条件

 

  人工降雨是要有充分的条件的。一般自然降水的产生,不仅需要一定的宏观天气条件,还需要满足云中的微物理条件,比如:0以上的暖云中要有大水滴;0以下的冷云中要有冰晶,没有这个条件,天气形势再好,云层条件再好,也不会下雨。所以,只有在宏观天气条件具备,云层中微物理条件不充分的条件下,实施人工降雨才会成功。如:冷云中缺少冰晶、冰核,此时,向云中播撒冰核,使云中快速产生凝结或凝华的冰水转化过程,再借助水滴的自然碰并,就能使降雨产生或使雨量加大。由此看来,能否实施人工增雨,还要看天公是否作美。





引文来源  人工降雨 - 唐敏物理教学网
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