书城科普小学生最想知道的100个为什么:科学的秘密
14056100000069

第69章 冰雹是怎样形成的?

像树桩上的年轮一样的圆圈,将冰的层次划分出来——先是清澈的一层,接着是有些混浊的一层,然后又是清澈的一层。

为什么会有这些不同的层次呢?在冰雹上的冰迅速冻结的时候(在非常低的温度之下),它会捕捉到雪花和气泡,所以冰看上去会是混浊的。但是在较高的温度下,冰雹周围的冰会冻结得慢一些,这样就有更多的时间让被捕获的雪花融化,空气逃离,这样形成的冰就是清澈透明的。这些层次显示了冰雹穿过云层时,途经的不同的温度区域。

随着冰雹不断成长和上下运动,它同样会变得越来越大。所以,如果想制作一个很大的冰雹块,就需要很强的风。比如,要形成一个还在成长的4英寸冰雹,云中上升气流的速度必须达到每小时180英里。这些强有力的气流带动着冰雹,直到它们变得过大过沉,便很难再支撑了。这时,冰雹就下落到陆地上来了。

因为冰雹只能在穿过云层的漫长旅程中成长,所以雷雨云越高,出现冰雹的几率就越大。在高空8英里处的暴风雨,有50%的可能会降落冰雹。而9英里处的暴风雨,产生冰雹的可能性则达到了75%。有一点可以肯定,如果是在11英里的高空处的话,那么下冰雹的的几率基本是百分之百的。

一场夹带冰雹的暴风雨有可能看上去略呈绿色。这是为什么呢?白色的阳光是由彩虹色,也就是各种颜色的光谱组成的:红色、桔色、黄色、绿色、蓝色和紫色。冰雹倾向于反射阳光中的绿色,所以雹暴云看上去也会显现出轻微的绿色。

暴风雨天气产生的密秘

把北极上空的一股冷空气收集起来,让它和一些在赤道附近的热空气发生冲撞的话,我们就可以看到一场暴风雨的来临。

就像两辆汽车迎面相撞一下,这两股气流互相接触后趋于平稳。它们互相撞击产生的漫长、平稳的区域被称之为“前兆”。

记住,热空气会上升,冷空气则有下降的趋势。在撞击之后,当一股迅速移动的热空气滑到冷空气的上面时,一个热的前兆就产生了。热空气中的水形成了云,接着就有可能下雨了。

在其他情况下,冷空气移动得比较快,它在撞击之后跑到了热空气的下方,并将其向上推,这种情形被称为冷的前兆。热空气受到冷空气的推动,比它光凭自身力量上升时的速度要快得多。那么会造成怎样的结果呢?这时产生的就不光是云和雨,而通常是剧烈的暴雨和龙卷风。

雪花形成在地球上方高空中的冷云里。在海拔很高的地方,温度会低于零下40华氏度。这时,云中漂浮的水蒸汽能够突然冻结成冰晶体。而在位置较低的云里,温度就相对较高一些,当温度低于零下时,水蒸汽才会慢慢冻结在吹动的颗粒四周。

在我们的印象中,雪是“一尘不染”的。其实,大多数雪花都是围绕着细小的灰尘形成的,它们是被风带到天空中的。(水蒸汽也可能凝结在一些小的烟雾颗粒的四周。)通过非常精密的显微镜,科学家们发现了隐藏在雪晶体中央的这些微粒。在他们观察的一组雪花中,超过四分之三都是环绕着泥土形成的。所以,雪花通常都是一些泥土披上了冰的外衣。

科学家认为,雪花共有四种基本形态。其中最简单的一种是长而尖的针状。而其余三种基本形状都有六个面,呈六边形。(停车标志有八个面,所以它是八边形。)第一种有着长长的空心柱,看上去很像六面的棱镜。第二种则是薄而平的六边形扁片。而最后一种,则是错综复杂的六芒星。

雪花的基本形状取决于晶体形成时的温度。云所处的位置越高,它的温度就越低。(在最高处的云上方,空气会因为寒冷逐渐变得稀薄。)当高空中的云漂浮在大概零下30度的空气中时,雪花基本都是由冰柱组成的,仿佛吊挂在阳光下闪闪发光的棱镜一般。