程醉/文
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變幻莫測的低空舞者
程醉/文
在地球上,再沒有比天空更為廣闊的舞臺了,而各種各樣的云無疑是這個舞臺上恣意的舞者。大家都知道,云是由許多細小的水滴或冰晶組成的。云底離地面的高度通常在2000米以下的,屬低云族?,F(xiàn)在我們將要認識的是其中很常見的積云、層積云和積雨云。
先來看積云。
在很多動畫片和神話片里,主人公總是喜歡在云朵之間蹦來跳去。如果遇上好天氣,從飛機的窗口看下去就能見到一朵朵棉花糖似的白云。這些成團的云,就是低云族中的積云。
積云由水滴組成,有濃積云和淡積云,對流旺盛時可發(fā)展為積雨云,消散時常成碎積云。
在“杞人憂天”的故事中,杞國人擔心天塌下來,但事實上,這種擔憂也不無道理。因為云彩并非歌里唱的“小小的一片云啊,慢慢地走過來”那種輕飄飄、軟綿綿的樣子,它們其實非常厚重。
云的重量,是指它含有的水滴或冰晶的重量。種類不同,高度不同,云的重量也大不相同。積云的含水量為每立方米0.2~1克;高積云的含水量則是每立方米0.2~0.5克;層云和層積云的含水量也在每立方米0.1~0.5克;最厲害的雨層云的含水量每立方米可高達15克。
據(jù)測算,長寬高都為1千米的積云中,含有100萬立方米的水珠,可能重達10億千克。單純的數(shù)據(jù)看得人頭暈?zāi)垦#芏鄽庀髮W(xué)家就喜歡用“大象”作為單位來描述云的重量。美國國家大氣研究中心告訴我們,平均每片積云重約100頭大象,一片大的積雨云重約20萬頭大象。
濃積云:底部平坦而灰暗,頂部為重疊的圓弧形凸起,很像花椰菜
淡積云:呈孤立分散的小云塊,底部較平,頂部呈圓弧形凸起,像小土丘
如此沉重的云,簡直重如泰山!那么它們?yōu)槭裁礇]有從天上掉下來,砸在人的腦袋上?
其實,天空中的云一直都在不斷下降,只是速度極其緩慢。科學(xué)家們稱之為“終速”。重力把水滴往下拽,但大氣與水滴之間有摩擦阻力,某種程度上形成一個力的平衡。因此,云確實一直在不斷下降,但速度每秒不到1厘米。我們?nèi)绻唤柚厥獾钠鞑模靖杏X不到這種變化。
透光層積云:云塊較薄,呈灰白色,排列整齊,縫隙處可以看見藍天,即使無縫隙,云塊邊緣也較明亮
莢狀層積云:云體扁平,常由傍晚地面的受熱空氣上升而直接形成
堡狀層積云:云塊頂部突起,云底連在一條水平線上,形似城堡
波狀層積云
積云在受到上方暖空氣的作用后,開始斜向擴張,慢慢便形成了層積云。
層積云多由小水滴組成,形態(tài)上是較大的團塊或波狀的結(jié)構(gòu)。
它們醒目、夸張,在飛機恰好飛越時看過去,那真是妙趣橫生。云塔高聳在積云之上,就像是一座空中的魔幻之城。如果此時地面的天氣好,從地面上看層積云也十分引人入勝。透過層積云間隙的陽光打造出光柱效果,在西方世界一直被認為是“上帝的手指”。氣象學(xué)家們稱這種奇妙的現(xiàn)象為“曙暮輝”。
鬃積雨云
砧狀積雨云:極像打鐵的鐵砧,雷雨時多見
弧狀積雨云
乳房狀積雨云
禿積雨云:是濃積云發(fā)展到鬃積雨云的過渡階段,存在時間較短
隨著空氣對流運動繼續(xù)增強,云頂?shù)拇怪卑l(fā)展更加旺盛,頂部開始凍結(jié),形成冰晶,花椰菜形的輪廓也變得模糊,此時就進入積雨云階段。
積雨云是所有云中最兇猛、最可怕的。它雖然始于普通的積云,但好像一匹脫韁的野馬,會出其不意地出現(xiàn)在任何地方。隨著積雨云的長大,大量潮濕的暖氣流被拉向它的中心。接著便會出現(xiàn)冷凝效應(yīng),此時積雨云會釋放出更多的熱量,從而導(dǎo)致它越聚越高。直到距離地面10千米左右的地方,由于受到溫度變化的控制,積雨云便不再繼續(xù)升高。
這時候,積雨云下端黑色的云層便會開始出現(xiàn)降雨的現(xiàn)象,導(dǎo)致我們在路上不期而遇一場陣雨。積雨云不僅僅在地面肆虐,對于空中的飛機來說危險更大。遭遇積雨云時,飛機可能會遭遇閃電、棒球大的冰雹襲擊,也可能出現(xiàn)機翼結(jié)冰而危及飛行安全。
鮮為人知的是,在夏天,天空中積云的平均“壽命”僅有10分鐘左右。所以,如果在夏天你目不轉(zhuǎn)睛地觀察天空10分鐘,理論上可以看到一個微小的水蒸氣文明誕生、生長、死亡的全過程。也正是因為短暫以及變幻莫測,云在很長時間里模糊了科學(xué)、藝術(shù)甚至是哲學(xué)的界限,以致在長久的時間里被忽視,被遺忘,甚至一直沒有正式的科學(xué)名字。
雖然從遠古時代開始,人類已經(jīng)對云有所觀察,在一些遠古的壁畫、石刻中都有云若隱若現(xiàn)的身影,但直到19世紀,云才在科學(xué)界得以冠名。相對來說,我們對于云的科學(xué)研究要比其他自然科學(xué)項目晚了很久很久。
我們并不能像研究其他生物那樣,隨隨便便就能夠抓到它們。在漫漫的歷史長河中,云不得不長期作為一個潛在的研究課題而存在著。
德國藥劑師兼業(yè)余氣象學(xué)家盧克·霍華德是世界公認的云分類學(xué)奠基人。目前,常用的云分類方法主要有形態(tài)學(xué)分類法和發(fā)生學(xué)分類法兩種。我國科學(xué)家對云采用的是形態(tài)學(xué)分類法,按照它們的外形以及平均云層高度分為3族10屬29類。在高、中、低云族里面,積云、積雨云、層積云、層云、雨層云、碎雨云屬于低云族;高層云、高積云屬于中云族;卷云、卷層云則屬于高云族。
卷云也是云的常見形態(tài),常呈羽毛、鉤子、馬尾等形狀