正文 第四章 風雨雷電(2 / 3)

山穀風的形成原理跟海陸風類似,白天,山坡接受太陽光熱較多,成為一隻小小的“加熱爐”,空氣增溫較多;而山穀上空,同高度上的空氣因離地較遠,增溫較少。於是山坡上的暖空氣不斷上升,並在上層從山坡流向穀地,穀底的空氣則沿山坡向山頂補充,這樣便在山坡與山穀之間形成一個熱力環流。下層風由穀底吹向山坡,稱為穀風。到了夜間,山坡上的空氣受山坡輻射冷卻影響,“加熱爐”變成了“冷卻器”,空氣降溫較多;而穀地上空,同高度的空氣因離地麵較遠,降溫較少。於是山坡上的冷空氣因密度大,順山坡流入穀地,穀底的空氣因彙合而上升,並從上麵向山頂上空流去,形成與白天相反的熱力環流。下層風由山坡吹向穀地,稱為山風。

穀風的平均速度約每秒2~4米,有時可達每秒7~10米。穀風通過山隘的時候,風速加大。山風比穀風風速小一些,但在峽穀中,風力加強,有時會吹損穀地中的農作物。穀風所達厚度一般約為穀底以上500~1000米,這一厚度還隨氣層不穩定程度的增加而增大,因此,一天之中,以午後的伸展厚度為最大。山風厚度比較薄,通常隻及300米左右。

在晴朗的白天,穀風把溫暖的空氣向山上輸送,使山上氣溫升高,促使山前坡崗區的植物、農作物和果樹早發芽、早開花、早結果、早成熟;冬季可減少寒意。穀風把穀地的水汽帶到上方,使山上空氣濕度增加,穀地的空氣濕度減小,這種現象,在中午幾小時內特別的顯著。如果空氣中有足夠的水汽,夏季穀風常常會凝雲致雨,這對山區樹木和農作物的生長很有利;夜晚,山風把水汽從山上帶入穀地,因而山上的空氣濕度減小,穀地空氣濕度增加。在生長季節裏,山風能降低溫度,對植物體營養物質的積累,塊根、塊莖植物的生長膨大很有好處。

山穀風還可以把清新的空氣輸送到城區和工廠區,把煙塵和漂浮在空氣中的化學物質帶走,有利於改善和保護環境。工廠的建設和布局要考慮有規律性的風向變化問題。山穀風風向變化有規律,風力也比較穩定,可以當作一種動力資源來研究和利用,發揮其有利方麵,控製其不利方麵,為社會主義建設服務。

值得重視的是,我國除山地以外,高原和盆地邊緣也可以出現與山穀風類似的風:風向風速有明顯的日變化。出現在青藏高原邊緣的山穀風,特別是與四川盆地相鄰的地區,對青藏高原邊緣一帶的天氣有著很大的影響。在水汽充足的條件下,白天在山坡上空凝雲致雨,夜間在盆地邊緣造成降水。

4.海陸風

因海洋和陸地受熱不均勻而在海岸附近形成的一種有日變化的風係。在基本氣流微弱時,白天風從海上吹向陸地,夜晚風從陸地吹向海洋。前者稱為海風,後者稱為陸風,合稱為海陸風。海陸風的水平範圍可達幾十公裏,鉛直高度達1~2公裏,周期為一晝夜。白天,地表受太陽輻射而增溫,由於陸地土壤熱容量比海水熱容量小得多,陸地升溫比海洋快得多,因此陸地上的氣溫顯著地比附近海洋上的氣溫高。陸地上空氣柱因受熱膨脹,形成了如圖所示的氣溫(T)、氣壓(p)分布,在水平氣壓梯度力的作用下,上空的空氣從陸地流向海洋,然後下沉至低空,又由海麵流向陸地,再度上升,遂形成低層海風和鉛直剖麵上的海風環流。海風從每天上午開始直到傍晚,風力以下午為最強。日落以後,陸地降溫比海洋快;到了夜間,海上氣溫高於陸地,就出現與白天相反的熱力環流而形成低層陸風和鉛直剖麵上的陸風環流。海陸的溫差,白天大於夜晚,所以海風較陸風強。如果海風被迫沿山坡上升,常產生雲層。在較大湖泊的湖陸交界地,也可產生和海陸風環流相似的湖陸風。海風和湖風對沿岸居民都有消暑熱的作用。在較大的海島上,白天的海風由四周向海島輻合,夜間的陸風則由海島向四周輻散。因此,海島上白天多雨,夜間多晴朗。例如中國海南島,降水強度在一天之內的最大值出現在下午海風輻合最強的時刻。

5.焚風

“焚風”,顧名思義,就是火一樣的風,是山區特有的天氣現象。為什麼山區會出現焚風呢?這是由於氣流越過高山,出現下沉運動造成的。從氣象學上講,某一團空氣從地麵升到高空,每升高1000米,溫度平均要下降6.5℃;相反,當一團空氣從高空下沉到地麵的時候,每下降1000米,溫度約平均升高6.5℃。這就是說,當空氣從海拔4000~5000米的高山下降至地麵時,溫度就會升高20℃以上,會使涼爽的氣候頓時熱起來。這就是產生“焚風”的原因。

“焚風”在世界很多山區都能見到,但以歐洲的阿爾卑斯山,美洲的落基山,原蘇聯的高加索最為有名。阿爾卑斯山脈在刮焚風的日子裏,白天溫度可突然升高20℃以上,初春的天氣會變得像盛夏一樣,不僅熱,而且十分幹燥,經常發生火災。強烈的焚風吹起來,能使樹木的葉片焦枯,土地龜裂,造成嚴重旱災。

焚風有時也能給人們帶來益處。北美的落基山,冬季積雪深厚,春天焚風一吹,不要多久,積雪會全部融化,大地長滿了茂盛的青草,為家畜提供了草場,因而當地人把它稱為“吃雪者”。程度較輕的焚風,能增高當地熱量,可以提早玉米和果樹的成熟期,所以原蘇聯高加索和塔什幹綠洲的居民,幹脆把它叫做“玉蜀黍風”。

在我國,焚風地區也到處可見,但不如上述地區明顯。如天山南北、秦嶺腳下、川南丘陵、金沙江河穀、大小興安嶺、太行山下、皖南山區都能見到其蹤跡。

6.雷電簡介

雷電

雷電是伴有閃電和雷鳴的一種雄偉壯觀而又有點令人生畏的放電現象。雷電一般產生於對流發展旺盛的積雨雲中,因此常伴有強烈的陣風和暴雨,有時還伴有冰雹和龍卷。積雨雲頂部一般較高,可達20公裏,雲的上部常有冰晶。冰晶的凇附,水滴的破碎以及空氣對流等過程,使雲中產生電荷。雲中電荷的分布較複雜,但總體而言,雲的上部以正電荷為主,下部以負電荷為主。因此,雲的上、下部之間形成一個電位差。當電位差達到一定程度後,就會產生放電,這就是我們常見的閃電現象。閃電的的平均電流是3萬安培,最大電流可達30萬安培。閃電的電壓很高,約為1億至10億伏特。一個中等強度雷暴的功率可達一千萬瓦,相當於一座小型核電站的輸出功率。放電過程中,由於閃道中溫度驟增,使空氣體積急劇膨脹,從而產生衝擊波,導致強烈的雷鳴。帶有電荷的雷雲與地麵的突起物接近時,它們之間就發生激烈的放電。在雷電放電地點會出現強烈的閃光和爆炸的轟鳴聲。這就是人們見到和聽到的閃電雷鳴。

暴風雲通常產生電荷,底層為陰電,頂層為陽電,而且還在地麵產生陽電荷,如影隨形地跟著雲移動。陽電荷和陰電荷彼此相吸,但空氣卻不是良好的傳導體。陽電奔向樹木、山丘、高大建築物的頂端甚至人體之上,企圖和帶有陰電的雲層相遇;陰電荷枝狀的觸角則向下伸展,越向下伸越接近地麵。最後陰陽電荷終於克服空氣的阻障而連接上。巨大的電流沿著一條傳導氣道從地麵直向雲湧去,產生出一道明亮奪目的閃光。一道閃電的長度可能隻有數百千米,但最長可達數千米。

閃電的溫度,從攝氏一萬七千度至二萬八千度不等,也就是等於太陽表麵溫度的3~5倍。閃電的極度高熱使沿途空氣劇烈膨脹。空氣移動迅速,因此形成波浪並發出聲音。閃電距離近,聽到的就是尖銳的爆裂聲;如果距離遠,聽到的則是隆隆聲。你在看見閃電之後可以開動秒表,聽到雷聲後即把它按停,然後以3來除所得的秒數,即可大致知道閃電離你有幾千米。

閃電的類型:曲折開叉的普通閃電稱為枝狀閃電。枝狀閃電的通道如被風吹向兩邊,以致看來有幾條平行的閃電時,則稱為帶狀閃電。閃電的兩枝如果看來同時到達地麵,則稱為叉狀閃電。

閃電在雲中陰陽電荷之間閃爍,而使全地區的天空一片光亮時,那便稱為片狀閃電。未達到地麵的閃電,也就是同一雲層之中或兩個雲層之間的閃電,稱為雲間閃電。有時候這種橫行的閃電會行走一段距離,在風暴的許多公裏外降落地麵,這就叫做“晴天霹靂”。

閃電的電力作用有時會在又高又尖的物體周圍形成一道光環似的紅光。通常在暴風雨中的海上,船隻的桅杆周圍可以看見一道火紅的光,人們便借用海員守護神的名字,把這種閃電稱為“聖艾爾摩之火”。

超級閃電指的是那些威力比普通閃電大100多倍的稀有閃電。普通閃電產生的電力約為10億瓦特,而超級閃電產生的電力則至少有1000億瓦特,甚至可能達到萬億至100000億瓦特。

紐芬蘭的鍾島在1978年顯然曾受到一次超級閃電的襲擊,連13公裏以外的房屋也被震得格格響,整個鄉村的門窗都噴出藍色火焰。

襲擊的時間:就在你閱讀這篇文章的時候,世界各地大約正有1800個雷電交作在進行中。它們每秒鍾約發出600次閃電,其中有100次襲擊地球。

閃電可將空氣中的一部分氮變成氮化合物,借雨水衝下地麵。一年當中,地球上每一公頃土地都可獲得幾公斤這種從高空來的免費肥料。

烏幹達首都坎帕拉和印尼的爪哇島,是最易受到閃電襲擊的地方。據統計,爪哇島有一年竟有300天發生閃電。而曆史上最猛烈的閃電,則是1975年襲擊津巴布韋鄉村烏姆塔裏附近一幢小屋的那一次,當時死了21個人。

雷電的危害:閃電的受害者有2/3以上是在戶外受到襲擊。他們每3個人中有兩個幸存。在閃電擊死的人中,85%是男性,年齡大都在10歲至35歲之間。死者以在樹下避雷雨的最多。

蘇利文也許是遭閃電襲擊的冠軍。他是退休的森林管理員,曾被閃電擊中7次。閃電曾經燙焦他的眉毛,燒著他的頭發,灼傷他的肩膀,扯走他的鞋子,甚至把他拋到汽車外麵。他輕描淡寫地說:“閃電總是有辦法找到我。”

防雷擊須知:雷電發生時產生的雷電流是主要的破壞源,其危害有直接雷擊、感應雷擊和由架空線引導的侵入雷。如各種照明、電訊等設施使用的架空線都可能把雷電引入室內,所以應嚴加防範。

雷擊易發生的部位:缺少避雷設備或避雷設備不合格的高大建築物、儲罐等;沒有良好接地的金屬屋頂;潮濕或空曠地區的建築物、樹本等;由於煙氣的導電性,煙囪特別易遭雷擊;建築物上有無線電而又沒有避雷器和沒有良好接地的地方。

預防雷電的方法:

1.建築物上裝設避雷裝置。即利用避雷裝置將雷電流引入大地而消失。

2.在雷雨時,人不要靠近高壓變電室、高壓電線和孤立的高樓、煙囪、電杆、大樹、旗杆等,更不要站在空曠的高地上或在大樹下躲雨。

3.不能用有金屬立柱的雨傘。在郊區或露天操作時,不要使用金屬工具,如鐵撬棒等。

4.不要穿潮濕的衣服靠近或站在露天金屬商品的貨垛上。

5.雷雨天氣時在高山頂上不要開手機,更不要打手機。

6.雷雨天不要觸摸和接近避雷裝置的接地導線。

7.雷雨天,在戶內應離開照明線、電話線、電視線等線路,以防雷電侵人被其傷害。

8.在打雷下雨時,嚴禁在山頂或者高丘地帶停留,更要切忌繼續蹬往高處觀賞雨景,不能在大樹下、電線杆附近躲避,也不要行走或站立在空曠的田野裏,應盡快躲在低窪處,或盡可能找房層或幹燥的洞穴躲避。

9.雷雨天氣時,不要用金屬柄雨傘,摘下金屬架眼鏡、手表、褲帶,若是騎車旅遊要盡快離開自行車,亦應遠離其它金屬製物體,以免產生導電而被雷電擊中。

10.在雷雨天氣,不要去江、河、湖邊遊泳、劃船、垂釣等。

11.在電閃雷鳴、風雨交加之時,若旅遊者在旅店休息,應立即關掉室內的電視機、收錄機、音響、空調機等電器,以避免產生導電。打雷時,在房間的正中央較為安全,切忌停留在電燈正下麵,忌依靠在柱子、牆壁邊、門窗邊,以避免在打雷時產生感應電而致意外。

當發生雷擊時,旅伴應立即將病人送往醫院。如果當時呼吸、心跳已經停止,應立即就地做口對口人工呼吸和胸外心髒按摩,積極進行現場搶救。千萬不可因急著運送去醫院而不作搶救,否則會貽誤病機而致病死亡。有時候,還應在送往醫院的途中繼續進行人工呼吸和胸外心髒按摩。此外,要注意給病人保溫。若有狂躁不安、痙攣抽搐等精神神誌症狀時,還要為其作頭部冷敷。對電灼傷的局部,在急救條件下,隻需保持幹燥或包紮即可。

雷雨天氣發生時,即使在安裝了避雷針的情況下,也應該迅速拔掉室內電視、電冰箱以及天線電源的插頭,防止空間電磁波幹擾造成不必要的損失。此外,從電閃雷鳴的形成和發生過程來看,空曠場地上、建築物頂上、高大樹木下、靠近河湖池沼以及潮濕地區是雷擊事故多發區。

全國建築物電氣裝置標準化技術委員會委員王宏民:在室外,要考慮到雷電活動區域,看雷電活動遠近,一般是聽雷聲就能判斷出遠近,不要躲到避雷針和大樹下麵。在空曠的地方不要打雨傘,因為雨傘有針尖,電場強度要集中些。不要在空曠地方打手機。要蹲下來,兩腳並攏。如遇雷雨天氣,市民最好躲入一棟裝有金屬門窗或設有避雷針的建築物內。一輛金屬車身的汽車也是最好的“避雷所”,一旦這些建築物或汽車被雷擊中,它們的金屬構架或避雷裝置或金屬本身會將閃電電流導入地下。

雷電次數——當雷暴進行時,隆隆的雷聲持續不斷,若其間雷聲的時間間隔小於15分鍾時,不論雷聲斷續傳播的時間有多長,均算作是一次雷暴;若其間雷聲的停息時間在15分鍾以上時,就把前後分作是兩次雷暴。

雷電小時——就是說在該天文小時內發生過雷暴,更通俗些說是在這個時間裏曾聽到過雷聲而不論雷暴持續時間的長短如何。某一地區的"年雷電小時數"也就是說該地區一年中有多少個天文小時發生過雷暴,而不管在某一小時內雷暴是足足繼續了一小時之久,還是隻延續了數分鍾。

雷暴日數——也叫做雷電日數。這是我們所最熟悉的。隻要在這一天內曾經發生過雷暴,聽到過雷聲,而不論雷暴延續了多長時間,都算作一個雷電日。"年雷電日數"等於全年雷電日數的總和。

雷暴月數——也叫做雷電月數,即指在這一個月內曾發生過雷暴。"年雷暴月數"也就是指一年中有多少個月發生過雷暴。

7.球狀閃電

球狀閃電

球狀閃電俗稱滾地雷,就是一個呈圓球形的閃電球。這是一個真實的物理現象,絕非科幻小說或卡通片集的能量炮。這種現象早於1838年便有文獻記載,科學家已研究逾160年,有關的報告多達數千份,也有二千多份科學論文出版,但是我們對此現象仍未有合理的解釋,可是說它可以穿越任何物體是不可信的。

球狀閃電通常都在雷暴之下發生,它十分光亮,略呈圓球形,直徑大約是20至50cm。通常它隻會維持數秒,但也有維持了1~2分鍾的紀錄。更神奇的是它可以在空氣中獨立而緩慢地移動。有少數目擊者說它會隨著金屬物品走,例如電話線,但多數人都說它的路徑不定。絕大部份目擊者都說它是橫向移動的。在它短短幾秒的生命中,它的光度、形狀和大小都保持不變。它曾在空地、封閉的房間內、甚至飛機倉內出現!有跡象顯示,它跟雲層與地麵之間的閃電(即常見的普通閃電)有密切關係,有目擊者說它會在普通閃電後形成或消失。球狀閃電有可能激烈地爆發,也可能會安靜地突然消失。在顏色方麵,則眾說紛紜,沒有一致的描述。

球狀閃電具有破壞力。它既可以破壞玻璃窗,也能使牆壁的外層剝落。它也曾造成人和動物的傷亡,但由於資料不足,未能了解致死的真正原因。沒有證據顯示球狀閃電會破壞樹木,這與普通閃電略有不同。球狀閃電幾乎無法被破壞,有人曾用步槍射中過球狀閃電,但是無效。

由於球狀閃電出現的頻率很低,科學家難以做係統的觀測,至今也沒有人拍攝得高質量的照片來作科學研究。理論方麵,有人認為它是灼熱的空氣團或氣化了的元素,例如碳、鈉又或是銅。雖然這個理論可以解釋球狀閃電的部分特性,卻不能說明為什麼它可以在飛機倉內形成。此外還有許多不同的說法,如等離子體、離子、帶電的塵埃、有外層電子殼的水……,但沒有一個理論可以完滿地解釋這個科學懸案。如果你有見過球狀閃電或拍到它的照片,一定要把所有資料記錄下來,那將會是十分寶貴的研究資料。

球狀閃電之所以神秘,實在是因為它並不常見,它飄渺的行蹤、多變的色彩和外形以及它刹時間巨大的破壞力都讓人類著迷。所以,早在古希臘的年代,人們就開始留意這種奇特的自然現象了。

球狀閃電的一般性質:球狀閃電至今仍是人們不能解釋的奇怪自然現象。許多目擊者認為,球狀閃電的運動就像是有智慧的,好像它知道要去哪裏,如果它進到一個房間,它通常是穿過門口或窗戶再到走廊。當然,這隻是人們的想象。

根據眾多的目擊材料,我們大概可以勾勒出球狀閃電的基本輪廓。這種發光的球體大小在高爾夫球和足球之間,顏色有白、綠、黃、橙之分,其亮度可與100瓦燈泡相當。球狀閃電持續時間一般在5~10秒左右,它會隨氣流的起伏在近地的空中自在飄飛,有時逆風而行,可穿門窗,進室內,甚至穿過爐子煙筒。有時會懸停,有時會無聲消失,有時又會碰到障礙物爆炸發出巨響而消失。球狀閃電運行速度緩慢,有時與人跑速度差不多,極少情況下它會發出輕微的呼哨聲、嘁嘁聲或噝噝聲。一個共同的特點是,球狀閃電幾乎總是發生在雷暴天。

球狀閃電的大小:球狀閃電直徑從15~30厘米不等,但也有人見過直徑1~2厘米和5~10米大小的。能以固定的頻率改變其直徑大小,可逐漸衰弱變小,爆炸可使其體積增加並使其終結。能靠分解或重組改變大小。

球狀閃電的形狀:大部分報道為球形或卵形,還有扁長方形、立方體、圓環狀、啞鈴形、雲霧形、圓柱形、子彈形、雪茄形、錐形、透鏡形、盾形和螺旋形等。

球狀閃電的顏色:兩種最常見的顏色是白色和橘黃色,其他較常見的是紅、藍、黃和綠色,銀色和黑色很少見。有些球狀閃電會變色。

球狀閃電的速度:可從靜止到難以想像的高速(每小時2萬多公裏,但這種情況不是在雷暴中),一般速度約為每秒5米,即每小時18公裏。