人工降雨的原理:人工降雨,使人类可以“呼风唤雨”

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人工降雨,使人类可以“呼风唤雨”。今天就由童乐福科学网小编为同学们讲解人工降雨的原理。

人工降雨的原理:人工降雨,使人类可以“呼风唤雨”插图

随着科学技术的不断发展,几千年来人类“布云行雨”的愿望,如今已成为现实。把天上的水实实在在地降到地面上来,不让它白白跑过去,这就是人工降雨,但更为科学的称谓是人工增雨。
首次实现人工降雨的科学家是杰出的美国物理化学家欧文·朗缪尔。1881年1月31日,欧文·朗缪尔生于美国纽约市布鲁克林。朗缪尔从小对自然科学和应用技术极感兴趣。他年轻时就有一个伟大的理想:实现人工降雨,使人类摆脱靠天吃饭的命运。朗缪尔十分理解干旱季节时农民盼雨的心情,面对农民求雨的目光,面对茫茫无际的蓝天,他经过深入的研究,终于搞清了其中的奥秘。

云是由水汽凝结而成。而云的厚度以及高度通常由云中水汽含量的多少以及凝结核的数量、云内的温度所决定。一般来说,云中的水汽胶性状态比较稳定,不易产生降水,而人工增雨就是要破坏这种胶性稳定状态。通常的人工降雨就是通过一定的手段在云雾厚度比较大的中低云系中播散催化剂(碘化银)从而达到降雨的目的。一是增加云中的凝结核数量,有利水汽粒子的碰撞并增大。二是改变云中的温度,有利扰动并产生对流。而云中的扰动及对流的产生,将更加有利于水汽的碰撞并增大,当空气中的上升气流承受不住水汽粒子的飘浮时,便产生了降雨。

原来,地面上的水蒸气上升遇冷凝聚成团便是“云”。云中的微小冰点直径只有0.01毫米左右,能长时间地悬浮在空中,当它们遇到某些杂质粒子(称冰核)便可形成小冰晶,而一旦出现冰晶,水汽就会在冰晶表面迅速凝结,使小冰晶长成雪花,许多雪花粘在一起成为雪片,当雪片大到足够重时就从高空滚落下来,这就是降雪。若雪片在下落过程中碰撞云滴,云滴凝结在雪片上,便形成不透明的冰球(称为霰)。如果雪片下落到温度高于0℃的暖区就融化为水滴,成为雨。但是有云未必就下雨。这是因为云中冰核并不充沛,冰晶的数目太少了。在当时人们中流行着一种观点:雨点是以尘埃微粒为“冰晶”,若要下雨,空气中除有水蒸气外还必须有尘埃微粒。

这种流行观点严重地束缚着人们对人工降雨的实验与研究。因为要在阴云密布的天气里扬起满天灰尘谈何容易。朗缪尔是个治学严谨、注重实践的科学家,开创了运用云和降水物理学原理,通过向云中撒播催化剂(盐粉、干冰或碘化银等),使云滴或冰晶增大到一定程度,降落到地面,形成降水,又称人工增加降水。其原理是通过撒播催化剂,影响云的微物理过程使在一定条件下本来不能自然降水的云,受激发而产生降水;也可使本来能自然降水的云,提高降水效率,增加降水量。撒播催化剂的方法有飞机在云中撒播、高射炮或火箭将碘化银炮弹射入云中爆炸和地面燃烧碘化银焰剂等。

人工降雨的原理:

人工降雨需要具备充分的条件。一般自然降水的产生,不仅需要具备一定的宏观天气条件,还需要满足云中的微观物理条件,比如:0℃以上的暖云中要有大水滴,0℃以下的冷云中要有冰晶。没有这个条件,天气形势再好,云层条件再好,也不会下雨。然而,在自然的情况下,这种微观物理条件有时就不具备,有时虽然具备但又不够充分。前者根本不会产生降水后者则降雨很少。此时,如果向云中播撒人工冰核,使云中产生凝结或凝化的冰水转化过程,再借助水滴的自然碰并过程就能产生降雨或使雨量加“天有可测风云”,其含义不仅在于“人工降雨”,它还启发人们能合理地进行人工控制天气。朗缪尔对此也作了研究,他希望在暴风雨来临之前,运用人工控制的方法,将它消灭在萌芽状态。这一设想不仅合理而且可行,现在已得到了广泛应用。

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