- 余辉
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人工降雨主要运用了云层和降水物理学的原理,通过向云层中撒播例如盐粉、干冰、碘化银等降雨剂,促使云层降水或者增加降水量。
人工降雨分为暖云降雨和冷云降雨两种,想要使暖云(温度高于零度的云)降雨或增雨,就要在云层中撒播盐粉、尿素等吸湿性粒子,促使大雨滴生成进行降雨。
若要冷云(温度低于零度的云)降雨,就要使用飞机等工具撒播干冰、碘化银等降雨剂,从而产生大量冰晶,使得冷云上部冰晶密度增大,促使形成降雨。
- 北营
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人工降雨的科学原理
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寡以及凝结核的数量、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)从而达到降雨目的。一是增加云中的凝结核数量,有利水汽粒子的碰并增大;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。
降雨的形成
在云块中,随着空气中水汽的不断补充,过饱和的水汽继续不断地在云滴上凝结和凝华,使云滴继续增大,当增大到一定程度,由于重力作用,云滴开始下落,在下落过程中,大的云滴下降速度快,小的云滴下降速度慢,因此大的云滴会赶上小的云滴,合并成更大的云滴,如此下去,云滴就象滚雪球一样越聚越大,最终落向地面,成为雨滴。
在夏季晴朗的日子里,当某地区存在暖湿时,便会产生对流运动。暖湿气流从地面升起,因绝热达到过饱和而凝结成云。在下降气流控制的地方,空气绝热增温,空气相对温度较小,云无法产生,于是便形成了一朵朵的顶部凸出、底部平坦像馒头一样的淡积云,若对流继续发展,由于上升气流的中部比周围强,于是便形成了象山峦或宝塔那样的浓积云和更加宠大的犹如巍巍高山的积雨云了
碘化银具有三种结晶形状,其中六方晶形与冰晶的结构相似,能起冰核作用,适用于-4—-15℃的冷云催化。每克碘化银所能产生的冰晶数视温度而定,温度低,有效冰核数目多,产生的冰晶数也多。例如当温度t=-10℃时,一克碘化银能产生1010—1012个冰核,当t=-20℃时则能产生1016个冰核。
对碘化银成冰作用的机制,多年来争论很大,有人认为水汽分子直接在AgI质点上凝华形成冰晶,碘化银起凝华核的作用。也有人认为碘化银起冻结核作用,一开始碘化银质点作为凝结核形成水滴,然后再冻结产生冰晶。另外也有人认为碘化银起接触核的作用,也就是碘化银质点与过冷水滴互相碰撞后冻结而形成冰晶。有的云雾工作者又提出这样的看法:自然界中的水汽过饱和度一般是小于1%的,当温度低于-12℃时,碘化银质点的成冰机制主要是凝华作用。当温度在-12—-5℃时,主要是起先凝结后冻结的作用。当温度等于-5℃时,起接触核的作用比较明显。
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使用干冰进行人工降水的原理,是利用干冰在云层中挥发成二氧化碳气体的过程中要吸收大量的热量,使云层温度急剧下降。原来饱和的水蒸气变得大大过饱和,而过饱和状态是不稳定的,以致小冰晶增多、增大、空气浮力托不住时,就会向下降落。如果云底到地面温度高于0℃就下雨;要是温度低就下雪。
1、如何人工降雨
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,有空中、地面作业两种方法。
空中作业是用飞机云中播撒催化剂。地面作业是利用高炮、火箭从地面上发射。炮弹在云中爆炸,把炮弹中的碘化银燃成烟剂撒在云中。火箭在到达云中高度以后,碘化银剂开始点燃,随着火箭的飞行,沿途拉烟播撒。飞机作业一般选择稳定性天气,才能确保安全。一般高炮、火箭作业较为广泛。
2、人工降雨的条件
人工降雨是要有充分的条件的。一般自然降水的产生,不仅需要一定的宏观天气条件,还需要满足云中的微物理条件,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,如果人工向云中播撒人工冰核,使云中产生凝结或凝华的冰水转化过程,再借助水滴的自然碰并过程,就能使降雨产生或使雨量加大。催化剂在云中起的作用,打个不太确切的比方说,就好像是盐卤点豆腐,使本来不会产生的降水得以产生,已经产生的降水强度增大。
3、人工降雨对人无害
人工降雨的原理是让积雨云中的水滴体积变大掉落下来,高炮人工降雨就是将含有碘化银的炮弹打入有大量积雨云的4000至5000米高空,碘化银在高空扩散,成为云中水滴的凝聚核,水滴在其周围迅速凝聚达到一定体积后降落。碘化银由炮弹输送到高空,就会扩散为肉眼都难以分辨的小颗粒。
和巨量的水滴相比,升上高空的碘化银只是沧海一粟,太多了不仅不会增雨反而会把积雨云“吓跑”,所以,在如此悬殊的情况下,人们绝不会感觉到碘化银的存在。
此外,炮弹弹片在高空爆炸后会化成不足30克,甚至只有两三克的碎屑降落地面,其所落区域都是在此之前实验和测算好了的无人区,不会对人体造成伤害,同时,人工降雨已有一段历史,技术较为成熟,所以对人工降雨人们不必心存疑虑。
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我们知道,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寡以及凝结核的数量、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,而人工降雨就是要破坏这种胶性稳定状态。如何才能破坏这种状态呢?
一是降低温度,使水蒸气达到饱和状态,只有达到饱和状态,水蒸气才能冷凝形成雨滴。二是增加云中的凝结核数量,有时候即使水蒸气达到、甚至超过饱和状态,也不一定能冷凝成雨滴,这种现象叫做过饱和。这时,如果有大量凝结核的存在,过饱和的水蒸气会迅速聚集在凝结核上,形成雨滴。
既然知道了雨滴形成的条件,那么人工降雨就不是难事。人们常采用干冰或是AgI来进行人工降雨,而两种物质的作用机理是不同的:干冰可以降低云层的温度,促进水蒸气冷凝;AgI可以充当水蒸气的凝结核,因为AgI和云层中天然的冰晶很相似
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是利用干冰(固体二氧化碳),吸收周围空气的热量来使周围的温度急剧下降,固然周围的冷气凝结成小水珠,就成了雨。着就是他的基本原理。
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用固体二氧化碳,二氧化碳的升华吸热,使周围的温度下降,空气中的水蒸气凝结成小水珠,小水珠过多时,空气受不了水的压力,水珠落下,变成了雨
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一种是通过干冰的升华吸热促进水蒸气的凝结成雨;
一种是通过提供碘化银等凝结核,使水蒸气凝结核浓度提高,促进凝结成雨。
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人工降雨一般用飞机喷洒碘化银,碘化银在空中升华吸热,使更多的水气液化成水滴,人工增雨
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把干冰用高炮打上高空,干冰遇热挥发,吸收周围的热量,使的水蒸汽凝结成水滴,形成乌云,达到一定的程度,于是就成水降下来了!