Las causas y cambios físicos de la lluvia, la nieve, las nubes, la niebla, el rocío, las heladas, el granizo, las heladas y las flores de hielo en física de octavo grado y su relación con la vida humana.
son gotas de agua que caen de las nubes. El agua de la superficie terrestre y oceánica se evapora y se convierte en vapor. El vapor sube hasta cierta altura y cuando se enfría se convierte en pequeñas gotas de agua. Estas pequeñas gotas de agua forman nubes. Chocan entre sí en las nubes y se fusionan formando grandes gotas. Cuando es demasiado grande para que el aire lo contenga, cae de las nubes y forma lluvia. La lluvia tiene muchas causas y manifestaciones únicas, entre ellas la llovizna, la lluvia continua y los aguaceros. El agua de lluvia es el recurso de agua dulce más importante para la vida humana y las plantas también dependen de la humedad de la lluvia y el rocío para prosperar. Pero las inundaciones provocadas por fuertes lluvias también pueden provocar enormes desastres para los seres humanos.
Descripción general de la nieve
El agua es la base de toda la vida en la tierra. Los cambios y el movimiento del agua han creado nuestro mundo actual. En la Tierra, el agua se recicla constantemente. El agua de los océanos y del suelo se calienta y se evapora hacia el cielo. Este vapor de agua se desplaza a otros lugares con el viento. Cuando encuentran aire frío, forman precipitaciones y regresan a la superficie de la Tierra. Hay dos tipos de precipitación: una es la precipitación líquida, que es la lluvia; la otra es la precipitación sólida, que es la nieve o el granizo. La precipitación en la atmósfera que cae sobre la superficie terrestre en forma sólida se llama precipitación atmosférica sólida. La nieve es una de las formas más importantes de precipitación sólida atmosférica. En invierno, las precipitaciones en muchas zonas de nuestro país se presentan en forma de nieve. Debido a que el tamaño, la forma y la densidad de la nieve que cae al suelo varían, la nieve se mide por el agua después de que se derrite. Meteorológicamente, la nieve se divide generalmente en cuatro niveles según la cantidad de precipitación en 24 horas: de 0,1 a 2,4 mm de nieve se denomina nieve ligera; de 2,5 a 4,9 mm de nieve se denomina nieve moderada; de 5,0 a 9,9 mm de nieve se denomina nieve intensa; nieve; 10 milímetros (incluidos 10 mm) de nieve se denominan ventiscas. Desde la perspectiva de las precipitaciones, incluso si se trata de una fuerte tormenta de nieve, sólo equivale a una lluvia moderada en términos de precipitaciones. Una estimación aproximada es que la nieve a una profundidad de 10 mm sólo puede fundirse y convertirse en agua a una profundidad de 10 mm.
Suplemento: Hay muchos tipos de precipitaciones sólidas atmosféricas, incluido el granizo, que puede causar daños enormes. y lluvia que no vemos a menudo. Mezcla de partículas de nieve y hielo. Debido a las diferencias en las condiciones meteorológicas y los entornos de crecimiento en el cielo, se provocan diversas precipitaciones atmosféricas sólidas. Los nombres de estas precipitaciones sólidas atmosféricas varían de un lugar a otro y de persona a persona, y son variados y extremadamente inconsistentes. Por razones de conveniencia, la Comisión Internacional de Nieve y Hielo de la Asociación Hidrológica Internacional convocó una conferencia internacional especial en 1949, previa consulta a expertos de varios países, para presentar una propuesta para una "Clasificación concisa de la precipitación sólida atmosférica". fue adoptado. Esta concisa clasificación divide la precipitación atmosférica sólida en diez tipos: copos de nieve, copos de nieve en forma de estrella, cristales de nieve columnares, cristales de nieve en forma de aguja, cristales de nieve ramificados, cristales de nieve axiales, cristales de nieve irregulares, graupel, partículas de hielo y granizo. Los primeros siete tipos se denominan colectivamente nieve. ¿Por qué no se puede llamar nieve a los tres últimos? Resulta que existen dos procesos para que el vapor de agua gaseoso se convierta en agua sólida. Una es que el vapor de agua primero se convierte en agua y luego el agua se condensa en cristales de hielo. También existe un método en el que el vapor de agua se convierte directamente en cristales de hielo sin pasar por el agua. Este proceso se llama condensación del agua. Por tanto, la nieve es una precipitación sólida formada por la condensación del vapor de agua en el cielo.
Nubes
Se refiere a la acumulación de gotas de agua o coloides de cristales de hielo que permanecen en la atmósfera.
Las nubes son el resultado tangible del vasto ciclo del agua de la Tierra. Cuando el sol incide sobre la superficie de la Tierra, el agua se evapora para formar vapor de agua. Una vez que el vapor de agua está sobresaturado, las moléculas de agua se acumulan alrededor del polvo (núcleos de condensación) en el aire y las gotas de agua o cristales de hielo resultantes dispersan la luz solar en todas direcciones, creando la apariencia de nubes. Debido a que las nubes reflejan y dispersan ondas electromagnéticas en todas las bandas, son de color gris y blancas cuando son delgadas, pero pueden parecer grises cuando se vuelven demasiado gruesas o densas para que la luz del sol las atraviese o negras.
A más de diez kilómetros del suelo, cuanto más cerca del suelo, mayor es la temperatura y más denso es el aire, a mayor altitud, menor es la temperatura y más fino es el aire;
Por otro lado, las superficies del agua de ríos, lagos y mares, así como la humedad del suelo, de los animales y de las plantas, en cualquier momento se evaporan en el aire y se convierten en vapor de agua. Después de que el vapor de agua ingresa a la atmósfera, se convierte en nubes y provoca lluvia, o se condensa en escarcha y rocío, y luego regresa al suelo, se filtra en el suelo o fluye hacia ríos, lagos y mares. Posteriormente se evaporará (vaporizará) para luego condensarse (condensar) y gotear. Sigue y sigue y sigue.
Después de que el vapor de agua ingresa a la atmósfera inferior desde la superficie de evaporación, la temperatura aquí es alta y contiene mucho vapor de agua. Si se eleva el aire caliente y húmedo, la temperatura disminuirá gradualmente. Cuando alcance una cierta altura, el vapor de agua en el aire alcanzará la saturación. Si el aire continúa subiendo, habrá exceso de vapor de agua. Si la temperatura es superior a 0°C, el exceso de vapor de agua se condensará en pequeñas gotas de agua; si la temperatura es inferior a 0°C, el exceso de vapor de agua se condensará en pequeños cristales de hielo. Cuando estas pequeñas gotas de agua y pequeños cristales de hielo aumentan gradualmente y alcanzan un nivel reconocible por el ojo humano, se convierten en nubes.
Las nubes de otros planetas no están necesariamente formadas por agua, como las nubes de ácido sulfúrico de Venus.
Niebla
Existen tres definiciones:
1. Cuando la visibilidad en la atmósfera es inferior a 1 km debido a la condensación de vapor de agua en suspensión, la meteorología. se refiere a este clima El fenómeno se llama niebla.
2. La niebla es una nube cercana al suelo.
3. La niebla es un aerosol compuesto por diminutas gotas de agua suspendidas en la atmósfera.
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Causa
El vapor de agua en el aire se licua en forma de gotas de agua sobre los objetos cubiertos por el suelo. Cuando la temperatura desciende durante la noche, la temperatura desciende más rápido cerca del suelo, formando una distribución de temperatura opuesta a la del día. Cuando la temperatura del suelo desciende hasta la saturación, se pueden observar gotas de rocío en los objetos terrestres. Si la temperatura continúa cayendo por debajo de 0°C, las gotas de rocío se congelan formando gotas de hielo, lo que se llama rocío helado. Después del amanecer, la distribución de la temperatura y la humedad en el suelo se vuelve completamente opuesta a la de la noche. El calentamiento del aire cerca del suelo también hace que el contenido de vapor de agua de la capa de aire se sature. Varias condiciones favorecerán la evaporación de la humedad del suelo y las gotas de rocío desaparecerán gradualmente. Gota de rocío es otro nombre para el rocío. Hay silencio desde que cae la noche hasta que el primer rayo de sol cae sobre las flores.
Escarcha/Polvo de escarcha
A primera hora de la mañana, durante la estación fría, las briznas de hierba y los terrones de tierra suelen estar cubiertos por una capa de cristales de escarcha. Brillan con el sol naciente y se derriten a medida que sale. La gente suele llamar a este fenómeno "glaseado". Si miramos el calendario, todos los años terminan en octubre y siempre existe el término solar de la "primera helada". Hemos visto nieve y lluvia, pero nadie ha visto escarcha. De hecho, la escarcha no cae del cielo, sino que se forma en el aire cerca del suelo.
La escarcha es una especie de cristal de hielo blanco que se forma principalmente por la noche. En casos raros, también puede comenzar a formarse justo antes del atardecer, cuando el sol está inclinado. Normalmente, la escarcha se derrite rápidamente después del amanecer. Pero cuando hace frío o está en un lugar con sombra, las heladas pueden durar todo el día.
Las heladas por sí solas no son dañinas ni perjudiciales para las plantas. Lo que la gente suele llamar "daños por congelación" es en realidad el "daño por congelación" cuando se forma escarcha.
La formación de escarcha no sólo está relacionada con las condiciones climáticas del momento, sino también con la naturaleza de los objetos adheridos. Cuando la temperatura de la superficie de un objeto es muy baja pero la temperatura del aire cerca de la superficie es relativamente alta, existe una diferencia de temperatura entre el aire y la superficie del objeto. Si la diferencia de temperatura entre la superficie del objeto y el aire se debe principalmente al enfriamiento radiativo de la superficie del objeto, cuando el aire más cálido entra en contacto con la superficie del objeto, el aire se enfriará y cuando el vapor de agua esté sobresaturado, el exceso de vapor de agua. precipitará. Si la temperatura es inferior a 0°C, el exceso de vapor de agua se condensa formando cristales de hielo en la superficie del objeto, lo que se convierte en escarcha. Por lo tanto, la escarcha siempre se forma en condiciones climáticas propicias para el enfriamiento radiativo de la superficie.
Además, las nubes dificultan el enfriamiento radiativo de los objetos terrestres durante la noche y las nubes en el cielo no favorecen la formación de escarcha. Por lo tanto, las heladas se producen principalmente en noches despejadas, cuando la radiación terrestre se enfría considerablemente.
Además, el viento también influye en la formación de escarcha. Cuando hay brisa, el aire fluye lentamente a través de la superficie del objeto sobreenfriado, suministrando continuamente vapor de agua, lo que favorece la formación de escarcha. Pero cuando el viento es fuerte, debido a que el aire fluye rápidamente, el tiempo que toca la superficie fría es demasiado corto. Al mismo tiempo, cuando el viento es fuerte, el aire de las capas superior e inferior se mezcla fácilmente entre sí, lo que no favorece el enfriamiento y también dificulta la formación de escarcha. En términos generales, cuando la velocidad del viento alcanza el nivel 3 o superior, es menos probable que se forme escarcha.
Por ello, las heladas suelen formarse en noches soleadas, ventosas o tranquilas durante la estación fría.
Granizo
También conocido como "granizo", comúnmente conocido como granizo, y en algunas zonas llamado "lengzi", es más común en verano o en el cambio de primavera y verano. . Se trata de partículas de hielo tan pequeñas como frijoles mungo y soja y tan grandes como castañas y huevos.
A excepción de Guangdong, Hunan, Hubei, Fujian, Jiangxi y otras provincias, mi país tiene menos tiempo de granizo y varias regiones sufren desastres de granizo de diversos grados cada año. Especialmente en las zonas montañosas y montañosas del norte, el terreno es complejo, el clima es cambiante y abunda el granizo, lo que es muy perjudicial para la agricultura. El violento granizo destruyó cultivos y casas, hirió a personas y mató a ganado. Los granizos extraordinariamente grandes, que pueden incluso ser más grandes que los pomelos, pueden matar personas, destruir grandes áreas de tierras de cultivo y árboles, y dañar edificios y vehículos. Tiene una poderosa letalidad.
La catástrofe por granizo es una de las catástrofes más graves de nuestro país.
El granizo es un tipo de precipitación sólida. Es un cubo de hielo esférico o con forma de cono compuesto por capas transparentes y opacas que se alternan. El diámetro es generalmente de 5 a 50 mm y el máximo puede ser de 10 cm. Cuanto mayor es el diámetro del granizo, más destructivo es. El granizo suele destruir los cultivos y amenaza la seguridad de las personas y del ganado. Este es un desastre natural grave. Muchos países con graves desastres por granizo han llevado a cabo experimentos de prevención artificial del granizo.
Escarcha
Comúnmente conocida como árbol colgado, es muy común en el norte. Es un fenómeno natural similar a la primera helada que se puede ver en el invierno del norte. Es una hermosa vista de hielo y nieve. Se produce por la acumulación de gotas de agua heladas y viscosas por debajo de cero grados centígrados en la niebla sobre las ramas de los árboles y otros objetos provocadas por el viento, que aparece como un depósito de estructura granular blanca opaca. Por lo tanto, el fenómeno de la escarcha es muy común en el norte de China y también en las zonas montañosas del sur, siempre que en la niebla haya gotas de agua refrescantes.
La escarcha se forma cuando gotas de agua sobreenfriada (temperaturas bajo cero) chocan con objetos que también están bajo cero. La capa de escarcha o los depósitos de escarcha se forman cuando las gotas de agua son lo suficientemente pequeñas como para congelarse al entrar en contacto con un objeto. La capa de escarcha está compuesta de pequeñas partículas de hielo con poros entre ellas, lo que da como resultado la típica apariencia blanca y estructura granular. Debido a la rápida congelación de cada gota de agua sobreenfriada, la cohesión entre las partículas de hielo adyacentes es pobre y es fácil que se caiga del punto de unión. Es más probable que la escarcha se forme en las cimas de montañas rodeadas de nubes superenfriadas. Esta también es una forma común de formación de hielo en los aviones. La escarcha también se puede formar en climas fríos a partir de la niebla de vapor cerca de manantiales, ríos, lagos o estanques. La escarcha es una belleza natural que la gente generalmente aprecia, pero a veces también puede convertirse en un desastre natural. En ocasiones, las escarcha severa pueden causar daños al romper líneas eléctricas y árboles.
Flores de hielo
Por lo general, solo se forman en la superficie interior de las ventanas de vidrio:
En el frío invierno, la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior es grande, y el vapor de agua con alta temperatura interior se formará en el cielo cuando hace frío, se condensa directamente en la superficie interior del vidrio de la puerta y la ventana, formando flores de hielo. Sin embargo, la temperatura del vapor de agua en el exterior es baja y no es fácil. para condensarse en la superficie exterior del vidrio.
Cuando los cristales de hielo forman hielo en los aleros en los copos de nieve voladores, este raro copo de nieve hexagonal se llama flor de hielo voladora. Este tipo de hielo es muy raro. ¡solo ocurre una vez cada 10 años!
La flor de hielo, también conocida como flor de Weiyang, es un hermoso cristal que aparece en el cielo, durante el proceso de caída, se pegan para formar copos de nieve del tamaño de un solo. El peso de un solo copo de nieve es de sólo 0,2 a 0,5 gramos. No importa cuán pequeño o maravilloso sea el copo de nieve, sus cristales son todos hexágonos regulares. flores en la hierba, habrá seis copos de nieve"
¿Por qué los copos de nieve son en su mayoría hexagonales y tienen tantos patrones?
Los copos de nieve se agrandan con pequeños cristales de hielo. Las moléculas de hielo son en su mayoría hexagonales, por lo que la diversidad de formas de los copos de nieve está muy relacionada con las condiciones del vapor de agua cuando se forma.
Los cristales de hielo en forma de escamas hexagonales se deben a su forma los diferentes grados de curvatura de la superficie, los bordes y las esquinas. tienen diferentes presiones de vapor saturado La presión de vapor saturado en los bordes es la mayor, seguida de los bordes, y el plano es la más pequeña Cuando la presión de vapor real es la misma, debido al vapor saturado en la superficie, los bordes y las esquinas. del cristal de hielo, diferentes presiones provocan diferentes crecimientos de sublimación. Si el vapor de agua en la nube no es muy abundante, la presión real del vapor de agua sólo es mayor que la presión del vapor de agua saturado en el avión y el vapor de agua sólo se condensa. la superficie, entonces se forman copos de nieve columnares; si hay más vapor de agua, la presión real del vapor de agua es mayor que la presión del vapor de agua saturado en el avión; El vapor de agua se condensará en los bordes y superficies.
Debido a que la velocidad de condensación también está relacionada con el grado de curvatura, los lugares con mayor curvatura se condensarán más rápido, por lo que los bordes de los cristales de hielo se condensarán más rápido que la superficie y se formarán más copos de nieve en este momento si el agua; El vapor en la nube es muy rico, de hecho, si la presión del vapor de agua es mayor que la presión del vapor de agua saturado en las esquinas, el vapor de agua se condensará en la superficie, los bordes y las esquinas. Sin embargo, cuando las esquinas afiladas son prominentes, el suministro de. el vapor de agua es el más abundante y la condensación crece más rápidamente, formándose así muchas ramas o copos de nieve en forma de estrella.
Junto con el movimiento constante de los cristales de hielo, sus condiciones de temperatura y humedad también cambian constantemente, lo que hace que las tasas de crecimiento de varias partes de los cristales de hielo sean inconsistentes, formando una variedad de copos de nieve.
La formación de copos de nieve
¿Cómo el vapor de agua en el aire forma nieve en el cielo? ¿Es suficiente la temperatura bajo cero? No, para que el vapor de agua cristalice se deben cumplir dos condiciones para que se forme nieve:
Una condición es que el vapor de agua esté saturado. La cantidad máxima de vapor de agua que el aire puede contener a una determinada temperatura se llama vapor de agua saturado. La temperatura a la que el aire alcanza la saturación se llama punto de rocío. Cuando el aire saturado se enfría a una temperatura por debajo del punto de rocío, el exceso de vapor de agua en el aire se convierte en gotas de agua o cristales de hielo. Dado que el contenido de vapor de agua saturado de la superficie del hielo es menor que el de la superficie del agua, la saturación de vapor de agua requerida para el crecimiento de los cristales de hielo es menor que la de las gotas de agua. Es decir, las gotas de agua sólo pueden crecer cuando la humedad relativa (la humedad relativa se refiere a la relación entre la presión de vapor real en el aire y la presión de vapor saturado del aire a la misma temperatura) no es inferior a 100; Cristales de hielo, a menudo crecen cuando la humedad relativa es inferior a 100 de crecimiento. Por ejemplo, cuando la temperatura es de -20°C y la humedad relativa es de sólo 80, pueden crecer cristales de hielo. Cuanto más fría es la temperatura, menos humedad se necesita para que crezcan los cristales de hielo. Por lo tanto, en ambientes de gran altitud y baja temperatura, es más probable que se generen cristales de hielo que gotas de agua.
Otra condición es que debe haber núcleos de condensación en el aire. Alguien hizo experimentos y descubrió que si no hay núcleos de condensación, el vapor de agua en el aire se condensará en gotas de agua solo cuando la humedad relativa supere los 500 cuando esté sobresaturado. Pero un fenómeno de sobresaturación tan grande no existe en la atmósfera natural. Entonces, sin núcleos de condensación, sería difícil para nosotros ver lluvia o nieve en la Tierra. Los núcleos de condensación son pequeñas partículas sólidas suspendidas en el aire. Los núcleos de condensación ideales son aquellas partículas que absorben más agua. Los ejemplos incluyen partículas de sal marina, ácido sulfúrico, nitrógeno y otros químicos. Por eso a veces vemos nubes en el cielo, pero no nevadas. En este caso se suele utilizar nieve artificial.
Las flores de hielo son como hojas anchas, como hierba tierna, como peonías regordetas, ramos de flores, brillantes y blancas.