計(jì)量雨滴

瑞　語(yǔ)

雨是從云層降落的小水滴。無(wú)論是瓢潑大雨還是毛毛細(xì)雨，雨水都是一點(diǎn)一滴的落到地面上來(lái)的，只是雨滴的大小不同：暴雨時(shí)的雨滴直徑一般有3～4毫米，最大時(shí)可達(dá)6～7毫米，而毛毛雨的雨滴直徑則在0．5毫米以下。

云是由許多小水滴和小冰晶組成的，雨滴和雪花就是由它們?cè)鲩L(zhǎng)變大而成的。也就是說(shuō)，落到地面的雨滴大小取決于天上的云。在各種不同的云內(nèi)，其云滴大小的分布是各不相同的。云滴能不能增大到雨滴的大小，而且降落下來(lái)，要看云中水汽含量的多少與云中垂直運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)弱。如果水汽含量越多，垂直的運(yùn)動(dòng)就越強(qiáng)，那么雨點(diǎn)子就會(huì)越大。

首先，需要云很厚，云滴濃密，含水量多，這樣，它才能繼續(xù)凝結(jié)增長(zhǎng)，其次，還需要存在較強(qiáng)的垂直運(yùn)動(dòng)，這樣才能增加多次碰撞并合的機(jī)會(huì)。而在比較薄的和比較穩(wěn)定的云中，云滴沒(méi)有足夠的凝結(jié)和并合增長(zhǎng)的機(jī)會(huì)，只能引起多云、陰天，不大會(huì)下雨。

即使在同一片云內(nèi)，所下的雨點(diǎn)子大小也不同。這是由于雨滴是由云滴增大而形成的，但原始的云滴因?yàn)槟Y(jié)核的大小不同，凝結(jié)發(fā)生的先后也不同，大小也就是不相同的，大小水滴由于水汽壓的不一樣，水分容易從小水滴轉(zhuǎn)移到大水滴上去，這使大水滴不斷的增大，小水滴也會(huì)變小。并且云中各部分水汽的含量、溫度、亂流、云滴的多少、上升氣流的強(qiáng)弱等；也不相同，因此云滴的凝結(jié)增大速率與碰撞增大速率也不一樣，再加上云的厚度各個(gè)部分都有差別，不同的云滴在云中移動(dòng)的時(shí)間與路程也有不同，時(shí)間久、路程長(zhǎng)，大小云滴之間水汽轉(zhuǎn)移多，碰撞的次數(shù)也就多，這就使水滴的大小相差更為明顯。雨滴掉出了云底之后，會(huì)在下落過(guò)程中受到空氣阻力的作用，直徑超過(guò)7毫米的雨滴大都破碎掉了。

雨滴千變?nèi)f化，要想測(cè)定其大小不是一件容易的事情。為此，人們?cè)O(shè)計(jì)出許多方法，比如攝影法、浸入法、面粉球法、濾紙色斑法、雷達(dá)觀測(cè)法和光學(xué)雨量計(jì)法等等。

雷達(dá)觀測(cè)法和光學(xué)雨量計(jì)法可實(shí)時(shí)、大面積地觀測(cè)包括雨滴粒徑及其分布在內(nèi)的降雨基本特性，一般只應(yīng)用于天然降雨的觀測(cè)：攝影法非常適用于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)觀測(cè)模擬降雨。觀測(cè)中，先用攝影機(jī)拍攝出正在下落中的雨滴的相片，然后在顯微鏡下測(cè)量出該雨滴的粒徑：浸入法是用盛有油料的容器接盛雨滴，通過(guò)測(cè)量油中水珠直徑來(lái)確定雨滴的大小。由于油與水不融合，且油比水輕，因此落人油中的雨滴因表面張力的作用而變成球形水珠，這樣就可直接測(cè)量出該雨滴的直徑。面粉球法是將雨滴收集在盛有面粉的容器中。雨滴與面粉接觸后，每個(gè)雨滴就產(chǎn)生一個(gè)小小的濕面球。烘干后稱重，測(cè)出每個(gè)雨滴的大小，色斑法又稱作濾紙法，是歷史悠久、應(yīng)用最廣泛的一種雨滴粒徑測(cè)量方法。該法基于“水滴在同一材料上形成的色斑大小與水滴的粒徑大小成正比”的假定，通過(guò)量測(cè)雨滴在相同材料上形成的色斑大小推知相應(yīng)的雨滴粒徑。

也許有人會(huì)問(wèn)，一點(diǎn)一滴地去計(jì)量雨滴的大小有必要嗎?當(dāng)然有必要啦!

降雨會(huì)對(duì)地表造成侵蝕，雨滴擊濺可能破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成土壤表層孔隙減少或者堵塞，形成“板結(jié)”引起土壤滲透性下降，輸沙能力增大等。因此降雨雨滴的觀測(cè)，是研究天然降雨和人工模擬降雨特征及設(shè)計(jì)人工降雨裝置的一項(xiàng)重要工作。另外，噴灌法灌溉農(nóng)田時(shí)，也要控制雨滴的大小，如果太大，雨滴不僅會(huì)打傷幼苗，還容易使土層板結(jié)，太小，雨滴會(huì)隨風(fēng)飄搖，落地不勻，還會(huì)增加蒸發(fā)損失。最好把人工雨滴的平均直徑控制在1～3毫米。因此，測(cè)定雨滴成了噴灌灌溉設(shè)計(jì)中必須做的事。

每當(dāng)下大雨時(shí)，不少電視頻道也會(huì)開始“下雨”，影像變得模糊不清，另外移動(dòng)電話也會(huì)出現(xiàn)雜音變大。這是由于雨滴對(duì)電磁波有散射衰減作用，被稱為“雨衰減”。雨滴大小不同衰減作用也不同，所以測(cè)量雨滴的大小就成了解決這個(gè)通訊傳輸難題的前提條件。

[責(zé)任編輯]龐云