“呼風(fēng)喚雨”新技能

于鵬翔

大氣不僅運(yùn)動(dòng)，而且是進(jìn)行著非常復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。有人就曾比喻：一只蝴蝶扇動(dòng)翅膀就有可能引發(fā)遠(yuǎn)方的一場(chǎng)風(fēng)暴。大氣中一點(diǎn)兒微小的變化經(jīng)過(guò)復(fù)雜的大氣運(yùn)動(dòng)都有可能被放大，引起一系列復(fù)雜到大型計(jì)算機(jī)都難以精確計(jì)算的巨變。因此，面對(duì)天氣人們一直都是茫然的。幸好，經(jīng)過(guò)幾代人的努力，人類(lèi)終于可以窺得天氣變化的玄機(jī)，最直接的成果就是天氣預(yù)報(bào)。我們現(xiàn)在可以從各種媒體中方便地查看天氣預(yù)報(bào)，從幾十天的長(zhǎng)期預(yù)報(bào)到幾小時(shí)內(nèi)的短期預(yù)報(bào)，我們終于可以做到“未雨綢繆”。但是，僅僅知道就夠了嗎？天氣的變化對(duì)于人類(lèi)的影響實(shí)在太大了，一陣冰雹就可能讓農(nóng)民伯伯辛苦一年的收成化為烏有，一場(chǎng)瓢潑大雨就會(huì)讓一場(chǎng)精心準(zhǔn)備的戶外表演完全泡湯，一次強(qiáng)降水就可能使城市變成一片汪洋。對(duì)于這些天氣現(xiàn)象，只是提前知曉，沒(méi)有應(yīng)對(duì)之策，也是徒勞。于是充滿智慧的人類(lèi)開(kāi)始研究如何影響天氣！沒(méi)錯(cuò)，我們不僅要預(yù)知天氣，還要在必要的時(shí)候影響它！由此，各種人工影響天氣的技術(shù)就誕生了。

從人工“祈”雨到人工“降”雨

靠人力去影響天氣，自古以來(lái)就是人類(lèi)的夢(mèng)想。起初，古人為了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，向天祈求降雨。在還未搞懂雨從何而來(lái)的時(shí)代，人類(lèi)只能將這種夢(mèng)想寄托在各種神秘的儀式當(dāng)中。在周朝時(shí)有一種叫作“雩”（yú）的求雨儀式，讓祭司通過(guò)跳舞來(lái)與上天溝通，期望天神能夠憐憫眾人，降下珍貴的雨水。這種儀式不僅限于周朝，它還衍化成各種形式流傳下來(lái)?！段饔斡洝分刑粕畮熗铰愤^(guò)鳳仙郡，就趕上了當(dāng)?shù)卮迕裣蛴竦矍笥甑木跋?，最后還是孫悟空幫助他們求來(lái)了降雨。

不僅在中國(guó)，求雨在世界各地的文化中都廣泛存在。非洲、亞洲、歐洲和美洲的很多民族都有各自的求雨儀式，可以說(shuō)古代有農(nóng)業(yè)的地方就有求雨的儀式，如印第安人會(huì)跳求雨舞，尼日利亞的伊博人會(huì)燃燒草藥求雨，泰國(guó)人會(huì)發(fā)射火箭求雨，等等。還有一些地方會(huì)用一些小物件來(lái)寄托自己對(duì)于天氣的希望。日本就有懸掛晴天娃娃和祈雨娃娃的習(xí)俗，想要什么天氣就掛什么娃娃。在動(dòng)畫(huà)片《哆啦A夢(mèng)》中就有天氣桶、集云桶、天氣決定表、天氣交換地圖等影響天氣的“法寶”，可見(jiàn)掌控天氣的愿望是不分年齡.不分國(guó)界的。

當(dāng)然這些祈雨的方式早就已經(jīng)變成各地的民俗活動(dòng)，現(xiàn)在應(yīng)該沒(méi)有什么人會(huì)真的認(rèn)為跳個(gè)舞、放個(gè)炮、掛個(gè)娃娃就能影響天氣了。隨著時(shí)代的發(fā)展，科學(xué)使人類(lèi)認(rèn)識(shí)到天氣的變化源于大氣的變化，于是人類(lèi)開(kāi)始關(guān)注用科學(xué)技術(shù)影響天氣。方向是正確的，但過(guò)程是曲折的，就像歌里唱的：沒(méi)有人能隨隨便便成功。在影響天氣的事業(yè)中，人類(lèi)開(kāi)始了各種各樣的嘗試。在19世紀(jì)的歐洲，人們嘗試用一種指向天空的大圓筒來(lái)干擾冰雹的產(chǎn)生，這種大圓筒被稱為冰雹炮。人們會(huì)將爆炸混合物放在炮下方的燃燒室點(diǎn)燃，產(chǎn)生的沖擊波會(huì)通過(guò)炮筒擴(kuò)大，然后穿過(guò)上方的云朵，據(jù)說(shuō)這樣可以干擾冰雹的形成。1903年，意大利政府安排了200多個(gè)這樣的冰雹炮進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果以失敗告終，這種被委以重任的大家伙最終變成了廢鐵。其實(shí)意大利并不是第一個(gè)想要通過(guò)發(fā)射一些物質(zhì)來(lái)影響冰雹形成的國(guó)家。在17世紀(jì)末，我國(guó)就曾試圖通過(guò)向天空發(fā)射炮彈來(lái)影響冰雹的形成。

在美國(guó)，人們同樣在嘗試用技術(shù)影響天氣。相比于擔(dān)心冰雹影響葡萄生產(chǎn)的意大利，平原廣闊但是干旱的美國(guó)更希望通過(guò)自己的力量去制造降水。根據(jù)當(dāng)時(shí)的震蕩理論，有些人認(rèn)為用噪聲攪動(dòng)云層可以讓云變成雨。于是在1891年，美國(guó)得克薩斯州米德蘭市上空，幾聲巨響震動(dòng)了整個(gè)城市。這正是一次利用聲音影響云層的實(shí)驗(yàn)。當(dāng)然，最后也沒(méi)有奏效。

人工降雨的新篇章

真正的轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)在20世紀(jì)40年代的美國(guó)，一位名為歐文·朗繆爾的化學(xué)家翻開(kāi)了“人工降雨”的新篇章。這位科學(xué)家曾經(jīng)改造了愛(ài)迪生的電燈，使電燈的價(jià)格更加便宜：他還發(fā)明了氫氣焊接技術(shù)、靜電探針，甚至獲得了眾多科學(xué)家夢(mèng)寐以求的諾貝爾獎(jiǎng)。但是兒時(shí)家鄉(xiāng)遭受旱災(zāi)的情景使他一直想要發(fā)明一種技術(shù)來(lái)影響天氣。

過(guò)冷云水滴變成雪

舍費(fèi)爾進(jìn)行人工造雪實(shí)驗(yàn)

此時(shí)，人類(lèi)已經(jīng)知道雨是由空氣中的水汽凝結(jié)而成的。在大氣中有豐富的水汽，這些水汽會(huì)在高空變冷凝結(jié)成極其微小的水滴，又名云滴，它們能夠形成云。當(dāng)云層中有凝結(jié)核，并且水汽非常充足的時(shí)候，這些云滴就有可能?chē)@在凝結(jié)核周?chē)纬筛蟮脑频位蛘弑?。這些云滴、冰晶或是相互碰撞融合或是吸附周?chē)嗟乃?，變得越?lái)越大，當(dāng)空氣再也托不住它們的時(shí)候，就會(huì)落到地面形成降雨。

想要人工降雨最好的方法就是找到一種無(wú)污染，同時(shí)又能讓云滴迅速增大的凝結(jié)核。有了理論指導(dǎo)的朗繆爾和助手文森特·舍費(fèi)爾在實(shí)驗(yàn)室中用特制的冰箱制造了一個(gè)模擬大氣環(huán)境的一23℃的云室，嘗試用各種手段讓云變成雨。但是大自然似乎不愿意讓人類(lèi)如此輕易地窺得“呼風(fēng)喚雨”的天機(jī)。朗繆爾不斷地改變著冰箱的溫度，改變加入的物質(zhì)，調(diào)整各種微粒的數(shù)量，但是收效甚微，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)百次都沒(méi)有取得成功。正當(dāng)朗繆爾有些心灰意冷的時(shí)候，一次偶發(fā)事件給了他機(jī)會(huì)。

一天，他的冰箱壞了，溫度迅速上升，眼看實(shí)驗(yàn)環(huán)境就要被破壞，情急之下，朗繆爾取了一些干冰給冰箱降溫。干冰倒進(jìn)去之后，冰箱的溫度降低了，同時(shí)一些東西也在云中慢慢生成。他定睛一看，居然是一片片雪花！原來(lái)是干冰的急劇降溫作用促使云滴凝華成小雪花，這些雪花落到地面不就是雨水嗎？在不經(jīng)意間，朗繆爾終于打開(kāi)了人工影響天氣的成功之門(mén)。1946年11月，在美國(guó)馬薩諸塞州上空，朗繆爾和助手乘坐飛機(jī)向云中播撒了大量的干冰。焦急的等待之后，云層之下降下了瓢潑大雨。人類(lèi)第一次室外造雨實(shí)驗(yàn)成功，這一次人類(lèi)終于成功地干預(yù)了天氣。之后，朗繆爾又采用碘化銀代替干冰，通過(guò)增加云中的凝結(jié)核進(jìn)行人工增雨。

從此，人類(lèi)開(kāi)啟了人工影響天氣的科學(xué)進(jìn)程。氣象學(xué)家們終于搞清了其中的原理：首先要有合適的大氣條件，比如人工降雨就要有上升的氣流、充足的水汽和一定量的凝結(jié)核及冰核：這時(shí)候再使用一些物質(zhì)就可以改變天氣或者加速天氣變化。在這個(gè)過(guò)程中各種各樣能夠影響天氣的物質(zhì)被人類(lèi)發(fā)現(xiàn)或者發(fā)明出來(lái)。碘化鉀、碘化鈉甚至我們常見(jiàn)的鹽都被廣泛應(yīng)用，這些物質(zhì)可以分為成冰劑、制冷劑和吸濕劑，統(tǒng)稱為催化劑。而影響天氣的工具也從一開(kāi)始的飛機(jī)，擴(kuò)展到火箭彈、炮彈、燃燒爐等。不僅如此，隨著科技的發(fā)展，氣象衛(wèi)星、雷達(dá)、探空儀和高性能計(jì)算機(jī)也加入了人類(lèi)的“天氣戰(zhàn)隊(duì)”，組成了高效的監(jiān)控、分析、指揮系統(tǒng)。

人工消雨和人工防雹

干旱的時(shí)候要增雨，但雨水太過(guò)豐沛的時(shí)候也要消雨。人工消雨的原理與人工降雨近似，但也有區(qū)別。人工消雨有兩種方式：一是進(jìn)行人工增雨作業(yè)，讓雨提前下完：二是往云層里超量播撒冰核，使冰核含量達(dá)到降水標(biāo)準(zhǔn)的3至5倍，冰核數(shù)量增多了，每個(gè)冰核吸收的水分就少了，也就無(wú)法形成足夠大的雨滴了。

人工防雹的原理就是設(shè)法減少或切斷小冰胚的水分供應(yīng)，實(shí)際上采用的方法與人工消雨的方法類(lèi)似。只是要達(dá)到防御冰雹的效果，一般需要向云中播撒足夠量的催化劑（最常用的就是碘化銀），以產(chǎn)生大量冰晶，迅速形成更多的水滴或冰粒，使得同一片云中更多的冰晶同時(shí)來(lái)爭(zhēng)奪水分，抑制冰雹變大。

我國(guó)第一次實(shí)現(xiàn)人工降雨是在1958年。當(dāng)時(shí)一場(chǎng)罕見(jiàn)的干旱席卷了東北地區(qū)，吉林省率先利用飛機(jī)撒鹽粉的方式實(shí)現(xiàn)了我國(guó)第一次成功的人工降雨作業(yè)。這期間，趙九章、葉篤正等一大批科學(xué)家貢獻(xiàn)著自己的才智。今天，我們已經(jīng)掌握了人工增雨、人工消云減雨、人工防雹、人工消霧、人工防霜凍等一系列人工影響天氣的技術(shù)。

不過(guò)要注意的是，靠人力影響天氣固然好，但是還有一個(gè)非常重要的前提，那就是不能以犧牲環(huán)境或者危害地球生態(tài)的方式來(lái)干預(yù)天氣。所以，我們既要改變自然，更要尊重自然！