大气里中水汽并不多

2019-10-05 作者:数理科学   |   浏览(88)

天空中的云是一种自然现象,它给我们带来的雨水滋润着地球上的万物生长、同时也构成了水循环中重要的一环。晴朗的天空经常因为有富于变化的、多姿多彩的云的装扮更增添了诗情画意和人们无限的遐想,而当阴云密布、遮天蔽日时恐怕是雷暴和暴雨天气就要来临了。雾,可称为接地的云,当大雾弥漫时,不但为人们的交通出行带来种种不便,而且由于水汽含量增加,附着更多的有害气溶胶颗粒物和病毒细菌,为人类健康带来隐患。云和雾与我们的日常生活息息相关,它们的形成都与大气中的水汽凝结有关。

大气里中水汽并不多,最多时也只占大气的百分之四。我们在日常生活中经常会觉得空气有时比较潮湿,有时却很干燥,就是因为空气中的水汽有时多、有时少的缘故。我们用空气湿度的大小来表示大气中所含水汽多少,该物理量可以通过仪器测量出来。

由于地心引力的作用,地面附近空气比较稠密,越往高处,空气越稀薄。大部分空气聚集在从地面往上大约十公里的这层大气里,而大气中的水汽则几乎全部聚集在这一层次里。雨、露、霜、雪是由大气中的水汽形成的,所以它们主要产生于大气层的下部。

大气中的水汽主要来自地球表面。江河湖海中的水,潮湿的土壤,动、植物中的水分,时刻被蒸发到空气中。寒冷地区的冰雪,也在缓慢地升华。这些水汽进入大气后,成云致雨,或凝聚为霜露,然后又返回地面,渗入土壤或流入江河湖海。以后又再蒸发,再凝结下降。因此,在自然界里,水分周而复始地循环着,并在循环运动中不断改变着自身的状态。液态的水,可以凝固为固态的冰,也可以蒸发为气态的水汽;气态的水汽可以凝结为液态的云、雾、雨、露,也可以凝华为固态的冰晶、雪、霜;而固态的冰、雪、雹、霜可以融化为液态的水,也可以升华为气态的水汽因而雨、露、霜、雪就是这种水分循环过程中的产物。

水汽在不但水循环中扮演着重要的角色,作为大气中含量最丰富和最不稳定的温室效应气体,在地球的辐射收支平衡、能量传输中起着重要作用。在大气辐射传输过程中,水汽既吸收来自太阳的短波辐射,也吸收来自地球的长波辐射。水的相变在大气物理过程中起到了重要的作用,某地在水汽蒸发过程中消耗能量,而在完全不同的地方会因水汽的凝结而释放能量。在大气能量传输过程中,由于水的蒸发输送产生的潜热是能量从赤道向高纬度地区输送的重要途径。

因此全球性的水循环驱动了能量在全球的重新分配,大气水汽影响着云的生成和降水的分布。大量的水汽是形成云的先决条件,组成云体的单个云雾滴和冰晶是通过凝结或凝华作用产生的,当相对湿度大于100%时,水汽凝结成水滴或直接凝华成冰晶,这些云雾滴和冰晶又通过蒸发和降水过程而消失,云体或云系之所以能持续存在是由于新的云粒子,包括云雾滴和冰晶的不断产生而实现的。水汽凝结生成云的过程中释放能量,这影响着大气的动力学结构,使大气垂直稳定度发生改变,从而影响了天气系统的形成和降水的类型,引起气候和天气系统的演变。

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