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人造雪的由來

圖文 更新时间:2024-07-19 23:26:01

人造雪的由來(這就是科學的魔法)1

你聽過人工增雨吧,

那人工增雪又是啥?

和人工增雨原理一樣嗎?

雪是從混合雲中降落到地面的雪花形态的固體水,由大量白色不透明的冰晶和其聚合物組成。

人造雪的由來(這就是科學的魔法)2

雪花的形狀,涉及到水在大氣中的結晶過程。大氣中的水分子在冷卻到冰點以下時,就開始凝華,而形成水的晶體,即冰晶。

冰晶屬六方晶系,其最典型形狀是六棱柱體。但是,當結晶過程中主軸方向晶體發育很慢,而輔軸方向發育較快時,晶體就呈現出六邊形片狀。

人工增雪的原理類似于人工增雨,但是比人工增雨的成功率更大。人工增雨可以增加大約20%的雨量,而在高山高寒地區,人工增雪卻能增加30~40%的降水量。這是因為高山高寒地區,溫度低,水汽容易達到飽和狀态,同時,雪晶比雨滴更容易形成。隻要人工給大氣增加一些結晶核,比較容易促進降雪。

人造雪的由來(這就是科學的魔法)3

天上的水汽要變成雨雪降下來必須具備兩個條件,一個是必須有一定的水汽飽和度(主要與溫度有關),另一個是必須有凝結核。因此,人工增雪首先必須天空裡有雲,沒有雲就像巧婦難做無米之炊一樣,下不了雪。能下雪的雲,棸0℃以下的“冷雲”。在冷雲裡,既有水汽凝結的小水滴,也有水汽凝華的小雪晶。但它們都很小很輕,倘若不存在繼續生長的條件,它們隻能像煙霧塵埃一樣懸浮在空中,很難落下來。我們在冬天裡經常能看到大塊大塊的雲彩,就是不見雪花飄下來,因為組成這些雲彩的雪晶太小,克服不了空氣的浮力,降水能力很差。如果在雲層裡噴撒一些微粒物質,促進雪晶很快地增長到能夠克服空氣的浮力降落下來,這就是人工增雪的功勞。

上世紀四十年代,有人在飛機上把幹冰碎粒撒到溫度為-20℃的高積雲頂部,結果發現雪從這塊雲層中降落下來。幹冰很像冬天壓結實的雪塊。幹冰的溫度很低,在-78.5℃以下。把幹冰晶體象天女散花似的噴撒在冷雲裡,每一顆二氧化碳晶體都成為一個劇冷中心,促使冷雲裡的水汽、小水滴和小雪晶很快地集結在它的周圍,凝華成較大的雪花降落下來。

人造雪的由來(這就是科學的魔法)4

現在常用碘化銀來人工降雪。碘化銀是一種黃顔色的化學結晶體,平時作為照相材料裡的感光劑使用。碘化銀的晶體與雪晶的六角形單體尺寸非常相似,它們單體裡的原子排列也十分近似,兩者的晶格間距也很接近(碘化銀是4.58埃,雪晶是4.52埃)。因此,把碘化銀微粒撒在降水能力較差的雲層裡,使它“冒名”頂替雪晶,便能讓雲中的水汽和小水滴在“冒名”的晶體上凝華結晶,變成雪花。

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