北半球氣旋模擬實(shí)驗(yàn)

氣旋和反氣旋是大氣中最為常見(jiàn)的天氣系統(tǒng)，它們就像大自然的“隱形指揮官”，對(duì)天氣變化起著決定性作用。那么，如何區(qū)分氣旋和反氣旋呢？

實(shí)驗(yàn)材料

干冰、一次性紙杯、紙板、剪刀、平底鍋、鑷子、熱水

實(shí)驗(yàn)步驟1

用剪刀將一次性紙杯剪掉一半，將紙板裁剪為空心紙板。注意中心空心圓的直徑要小于平底鍋的直徑。

實(shí)驗(yàn)步驟2

將熱水倒入平底鍋中，再將剪好的空心紙板放置在平底鍋上，在紙板3個(gè)不同的方位放置剪好的一次性紙杯。用鑷子夾取適量干冰放置在紙杯內(nèi)，向紙杯內(nèi)倒入熱水。

注意事項(xiàng)

1.向平底鍋內(nèi)盡量倒入沸水，溫度越高、水量越大，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象越明顯。

2.干冰溫度極低，不能用手接觸；干冰遇水會(huì)升華，故而向干冰中倒入熱水或涼水均可，本實(shí)驗(yàn)向干冰中倒熱水的原因是水溫越高，霧狀效果更好。

3.向裝有干冰的紙杯中倒入熱水后，需等待幾秒鐘再觀察現(xiàn)象。這是因?yàn)閯偟谷霟崴畷r(shí)，氣流運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定，待氣流相對(duì)穩(wěn)定后的現(xiàn)象才具有一定的參考價(jià)值。

4.實(shí)驗(yàn)最好在相對(duì)封閉的室內(nèi)進(jìn)行，空氣流通較好的場(chǎng)所，氣流運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。

5.由于做實(shí)驗(yàn)的地點(diǎn)在北半球，因此該實(shí)驗(yàn)只能模擬北半球氣旋的氣流運(yùn)動(dòng)狀況。

實(shí)驗(yàn)原理

平底鍋內(nèi)的熱水，模擬的是溫度比周圍高的下墊面（與大氣下層直接接觸、能和大氣進(jìn)行輻射、熱量、動(dòng)量、水汽、塵埃等物理量交換的地球表面）。由于其溫度較高，盛行上升氣流，近地面形成低壓，即該地近地面氣壓低于四周氣壓，這樣的天氣系統(tǒng)為氣旋或低氣壓。

干冰模擬的是水平方向低壓中心四周的氣流運(yùn)動(dòng)。由于中心氣壓低于四周氣壓，在水平氣壓梯度力的作用下，氣流由四周向中心流動(dòng)，受北半球向右地轉(zhuǎn)偏向力的影響，氣流會(huì)按逆時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)。這與北半球氣旋的水平氣流運(yùn)動(dòng)一致。

知識(shí)鏈接：什么是氣旋和反氣旋

可以將氣旋想象成大氣中一個(gè)大旋渦，中心氣壓比周圍低。在北半球，氣旋會(huì)沿著逆時(shí)針?lè)较蛳蛑行男D(zhuǎn)輻合，在南半球則是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的。氣旋會(huì)帶來(lái)上升氣流，空氣上升過(guò)程中水汽容易冷卻凝結(jié)，從而常常導(dǎo)致云、雨、大風(fēng)等天氣，像臺(tái)風(fēng)就是一種強(qiáng)烈的氣旋。

反氣旋是中心氣壓比周圍高的天氣系統(tǒng)。在北半球，反氣旋會(huì)沿著順時(shí)針?lè)较驈闹行南蛩闹茌椛?，南半球是逆時(shí)針的。反氣旋的氣流是下沉的，空氣下沉?xí)r溫度升高，水汽不易凝結(jié)，所以反氣旋控制的地區(qū)通常天氣晴朗、干燥，例如在夏季，我國(guó)長(zhǎng)江流域的伏旱天氣就是在副熱帶高壓（一種反氣旋）的控制下形成的。

（責(zé)任編輯 / 高琳 美術(shù)編輯 / 周游）