¿Por qué llueve?

La lluvia en el cielo proviene de las nubes en el cielo, que en realidad es la condensación de agua. Proviene de la evaporación del vapor de agua en el suelo. Cuando las gotas de agua en la nube alcanzan un cierto nivel, es decir, no pueden ser sostenidas por el flujo de aire ascendente, las gotas de agua (posiblemente gotas de hielo y copos de nieve) caerán al suelo, que es lo que vemos como lluvia (granizo y nieve).

La evaporación del vapor de agua se produce en cualquier momento, pero no llueve en ningún momento. En el aire, cuando la temperatura es alta, la cantidad de vapor de agua que se puede acomodar en el aire es grande; cuando la temperatura es baja, la cantidad de vapor de agua que se puede acomodar en el aire es pequeña; Cuando el aire pasa de una temperatura alta a una temperatura baja, el vapor de agua cambiará de insaturado a sobresaturado y se condensará en gotas de agua. La lluvia ocurre cuando el peso de las gotas de agua excede la flotabilidad del aire. Por ejemplo, en verano, por la tarde, se forman chubascos debido a la fuerte evaporación, ascenso y condensación del vapor de agua; el aire frío que se mueve hacia el sur encuentra corrientes de aire caliente y húmedo desde el sureste para formar lluvia frontal, etc.

A medida que los ríos, lagos y océanos se exponen a la luz solar, el agua se convierte en vapor. Cuando el vapor de agua sube, se convierte en pequeñas gotas de agua o cristales de hielo, y el flujo de aire que se encuentra debajo transporta continuamente el vapor de agua hacia las nubes. Pequeñas gotas de agua y pequeños cristales de hielo en las nubes chocan entre sí durante el movimiento y su volumen aumenta. Las gotas de agua en las capas inferiores de la nube se hacen cada vez más grandes. A medida que los cristales de hielo en la capa superior de nubes aumentan de tamaño, caen entre las gotas de agua en la capa inferior de nubes, y las gotas de agua se vuelven cada vez más grandes. Cuando estas gotas de agua son demasiado grandes para ser arrastradas por las corrientes ascendentes, llueve.

Las dos condiciones que se deben cumplir cuando nieva o llueve son 1. Proviene de las corrientes de aire cálido y húmedo de los trópicos. 2. Hay aire frío procedente de zonas de alta montaña. Las zonas de nevadas invernales (al igual que las zonas de precipitaciones estivales) se encuentran cerca de los frentes, donde se encuentran masas de aire frío y cálido. Esta posición no es fija y está determinada por la fuerza de las dos masas de aire. La masa de aire frío es débil y el frente y las áreas de precipitación están en latitudes altas; la masa de aire frío es fuerte y el frente y las áreas de precipitación están en latitudes bajas; La alta presión terrestre fría que afecta a nuestro país en invierno es la Alta Asiática centrada en Mongolia y Siberia (también conocida como Alta Mongol-Siberiana). Su esfera de influencia es muy amplia y tiene un gran impacto en la climatología de nuestro país. , especialmente en la región norte. El aire frío que afectó a nuestro país a principios del invierno de este año fue relativamente débil y poco frecuente. Incluso con la cooperación del aire cálido y húmedo, no es fácil nevar sin aire frío. Sin embargo, desde 2008, la alta presión asiática ha estado muy activa y se han formado masas de aire frío hacia el sur, afectando a China y provocando un clima ventoso y refrescante a gran escala. Sin embargo, debido a la activa masa de aire cálido en el sur este año, una gran cantidad de flujo de aire cálido y húmedo de los océanos Pacífico e Índico visita con frecuencia la región sur. Cuando la poderosa masa de aire frío de Mongolia y Siberia se desplazó rápidamente hacia el sur, hacia la región sur, y se encontró con la masa de aire cálido y húmedo, el aire frío y cálido acababan de fusionarse en uno. Afectados por estos dos flujos de aire, recientemente ha habido más lluvias y nevadas, especialmente en la cuenca del río Yangtze, donde el clima de bajas temperaturas se ha mantenido durante mucho tiempo. Si solo hay una fuerte masa de aire frío sin la gran cantidad de vapor de agua proporcionada por la masa de aire cálido y húmedo, solo habrá un clima ventoso y refrescante en el sur si solo hay una gran cantidad de vapor de agua proporcionada por la masa de aire cálido y húmedo; Si llega una masa de aire cálido y húmedo y no llega ninguna masa de aire frío, no habrá ningún clima desastroso. Cuando ambos están listos, llega el desastre.

Agua y Nubes

1. ¿Cuál es la forma de existencia del agua?

En la naturaleza, el agua cambia constantemente de estado en movimiento circular: agua líquida, hielo sólido y vapor de agua gaseoso. El agua líquida puede condensarse en hielo sólido y partículas de hielo, evaporarse en vapor de agua gaseoso, condensarse en niebla líquida y lluvia, o condensarse en escarcha sólida y granizo de nieve, mientras que la escarcha sólida y el granizo de nieve pueden disolverse en agua líquida, ya sea gotas de agua o vapor de agua. que se sublima en estado gaseoso. Evaporación y condensación, sublimación y sublimación, fusión y solidificación, el proceso de transformación del estado del agua es interminable en la naturaleza.

2. ¿Cómo se convierte el agua en vapor?

El agua líquida y el hielo sólido expuestos a la naturaleza evaporan agua a la atmósfera todo el tiempo, formando vapor de agua. La velocidad a la que se evapora el agua está relacionada con la temperatura, la naturaleza y forma de la superficie de evaporación, la temperatura del aire, la velocidad del viento y la presión del aire.

Generalmente, a altas temperaturas, la energía cinética promedio de las moléculas de agua en la superficie de evaporación aumenta, lo que facilita su salto fuera del agua a la atmósfera, lo que resulta en una evaporación más rápida cuando la temperatura es baja; , la energía cinética promedio de las moléculas de agua en la superficie de evaporación disminuye, no es fácil saltar del agua a la atmósfera. Las moléculas de agua en la tierra humeante y en los ríos, lagos y mares de la superficie terrestre se evaporan constantemente por la luz solar, se elevan y se mezclan con la atmósfera. Después de que el vapor de agua se eleva hacia el cielo con la cálida corriente ascendente, la temperatura disminuye cada vez más y el vapor de agua alcanza un estado sobresaturado, por lo que el vapor de agua forma pequeñas gotas de agua bajo la acción de los núcleos de condensación. Innumerables pequeñas gotas de agua se juntan para formar una nube.

4. ¿Cuáles son los tipos de nubes?

Las nubes se clasifican según la altura y normalmente se pueden dividir en cuatro tipos: nubes altas, nubes medias, nubes bajas y nubes directas. La altura de las nubes altas es de más de 6 kilómetros y generalmente se dividen en cirros, cirroestratos y cirrocúmulos. Las nubes medias tienen una altura de la base de las nubes entre 2500 metros y 6000 metros, y generalmente se dividen en nubes altoestratos y cúmulos; las alturas de la base de las nubes bajas son inferiores a 2500 metros y se dividen en nubes estratocúmulos, nubes estratocúmulos y nubes nimboestratos. La altura de la base de las nubes en la expansión recta es inferior a 2500 metros, que se puede dividir en cumulonimbus y cumulonimbus.

5. ¿Cómo se produce el halo?

Cuando la luz del sol y la luna atraviesa los cirroestratos, la refracción o reflejo de los cristales de hielo crea halos. Cuando la luz entra en los cristales de hielo de los cirroestratos, se refracta dos veces y se dispersa en varios colores de luz en diferentes direcciones. De hecho, cuando hay cirroestratos, hay innumerables cristales de hielo flotando en el cielo, pero los cristales de hielo en el mismo círculo alrededor del sol pueden refractar la luz del mismo color en nuestros ojos, formando un halo interior infrarrojo y púrpura.

En los cirroestratos compuestos de cristales de hielo en el cielo, aparecerán uno o más halos internos de color infrarrojo y púrpura centrados en el sol y la luna, y en ocasiones aparecerán muchos puntos y arcos de luz de colores o blancos. Estos halos, puntos y arcos de luz se denominan colectivamente halos.

6. ¿De dónde viene la niebla?

Las nubes y la niebla están formadas por pequeñas gotas de agua o cristales de hielo suspendidos en el aire. Las nubes son niebla en el cielo y niebla en el suelo. No existe una diferencia esencial entre los dos. La única diferencia es que el vapor de agua en el aire está sobresaturado cerca del suelo, formando pequeñas gotas de agua que son visibles a simple vista pero difíciles de ver. Poco después del amanecer, debido a la luz del sol, la niebla comienza a evaporarse, a menudo se eleva hasta convertirse en nubes grises y luego se eleva hacia el cielo para convertirse en nubes.

7. ¿Cuáles son los tipos de niebla?

Según las condiciones específicas de sobresaturación del aire, la niebla se puede dividir en niebla de radiación, niebla de advección, niebla frontal, niebla cuesta arriba y niebla de vapor.

(2) Rocío y escarcha

¿Cómo se forma el rocío?

En una mañana soleada de verano, debido a la temperatura más baja, el calor del suelo se irradia más rápido y la temperatura cerca del suelo desciende más rápido. Cuando la temperatura real es inferior a la temperatura del punto de rocío, el vapor de agua en el aire se condensará en pequeñas gotas de agua cuando encuentre la superficie fría de la flor o la hoja, convirtiéndose en rocío.

2. ¿Cómo se forma la escarcha?

En otoño e invierno, afectados por las olas de frío o el aire frío, la temperatura baja notablemente y el calor del suelo se disipa rápidamente. Desde una noche de cielo azul y ligeramente ventosa hasta la madrugada, cuando la temperatura de los objetos o cultivos desciende por debajo de cero grados centígrados, el vapor de agua en el aire se condensa directamente sobre los objetos o cultivos del suelo formando escarcha como cubitos de hielo.

3. ¿Cuál es la diferencia entre escarcha y escarcha?

La helada se produce cuando la temperatura de un objeto o cultivo desciende por debajo de los cero grados centígrados, el vapor de agua del aire se condensa directamente en el suelo para formar cristales blancos como fragmentos de hielo. Las heladas se refieren a la rápida caída de la temperatura de la superficie del cultivo hasta la temperatura crítica, lo que se denomina "helada oscura" o "helada negra".

4. ¿Qué daño causan las heladas a los cultivos?

Los cultivos están formados por muchas células. Cuando las temperaturas caen por debajo de los cero grados centígrados, la humedad entre las células del cultivo comienza a congelarse. Según la física, cuando un objeto se congela, su volumen se expande. Por lo tanto, cuando las partículas de hielo aumentan entre las células, las células se comprimen y el agua dentro de las células se ve obligada a filtrarse. Cuando una célula pierde demasiada agua, su sustancia gelatinosa original se solidifica gradualmente. Especialmente después de una helada severa, la temperatura vuelve a subir repentinamente y la humedad penetrada por los cultivos pronto se convierte en vapor de agua y se pierde. El agua perdida por las células no se puede recuperar y el cultivo muere.

(3) Clima de lluvia y nieve

1. ¿Por qué llueve?

En la nube, a medida que el vapor de agua en el aire continúa reponiéndose, el vapor de agua sobresaturado continúa condensándose en las gotas de la nube, lo que hace que las gotas de la nube sigan aumentando. Cuando aumenta hasta cierto nivel, las gotas de la nube comienzan a caer debido a la gravedad. En el proceso de caída, las gotas de nubes grandes caen rápidamente y las gotas de nubes pequeñas caen lentamente, por lo que las gotas de nubes grandes alcanzarán a las gotas de nubes pequeñas y se fusionarán en gotas de nubes más grandes. Si esto continúa, las gotas de las nubes se harán cada vez más grandes como bolas de nieve y finalmente caerán al suelo y se convertirán en gotas de lluvia.

2. ¿De dónde viene la tormenta?

En un día soleado de verano, si hay un flujo de aire cálido y húmedo en algún lugar, se producirá un movimiento convectivo. El aire cálido y húmedo se eleva desde el suelo y se condensa formando nubes debido a la sobresaturación del enfriamiento adiabático. En áreas controladas por corrientes descendentes, el aire se calienta adiabáticamente y la humedad relativa del aire es baja, lo que imposibilita la formación de nubes. Como resultado, se forman cúmulos ligeros con cimas convexas y bases planas como bollos al vapor. Si el movimiento de convección continúa desarrollándose, debido a que la parte media de la corriente ascendente es más fuerte que el área circundante, se formarán espesas nubes cumulonimbus como montañas o pagodas, o incluso se formarán nubes cumulonimbos más grandes como nubes imponentes. En las nubes cumulonimbus, debido a la colisión, fricción y calentamiento entre los cristales de hielo, los cristales de hielo se rompen y separan. Por lo tanto, el extremo caliente se carga negativamente y se acumula en la parte superior de la nube, y el extremo frío se carga positivamente y se mueve hacia la parte superior de la nube. el fondo de la nube. Las regiones cargadas positivamente en la base de la nube inducen regiones cargadas negativamente en el suelo. Cuanto más fuerte sea la separación de cargas en la nube, mayor será la diferencia de potencial entre la base de la nube y el suelo. Cuando sea lo suficientemente grande, se producirá un fenómeno de descarga que atravesará el aire y provocará un rayo.

3. ¿Por qué la descarga de aire en las nubes de tormenta provoca relámpagos?

En el momento en que se descarga el aire, el alto voltaje entre la base de la nube y el suelo alcanzará más de kilovoltios por centímetro, y la temperatura del aire alcanzará repentinamente los 10.000 grados Celsius, o incluso los 20.000 grados Celsius. . A temperaturas tan altas, no sólo el aire se expande rápidamente, sino que las gotas de las nubes y el agua de lluvia también se evaporan rápidamente, por lo que vemos relámpagos. Al mismo tiempo, en el camino del rayo, el aire se enfriará y encogerá rápidamente, y la velocidad de expansión y contracción puede alcanzar los 1.000 metros.

4. ¿Por qué siempre hay truenos tras relámpagos?

En las nubes de tormenta, los relámpagos y los truenos ocurren al mismo tiempo. Pero debido a que sus velocidades de propagación en la atmósfera varían mucho, la gente siempre ve primero los relámpagos y luego escucha los truenos. La luz viaja a 300.000 kilómetros por segundo, mientras que el sonido sólo puede viajar 340 metros, por lo que los rayos llegan a nuestros ojos casi instantáneamente cuando se descarga el aire, mientras que los truenos sólo pueden llegar a nuestros oídos después de un periodo de tiempo. Cuanto más duran los truenos y relámpagos, más lejos está de nosotros la zona de la tormenta.

5. ¿Por qué a veces aparece granizo en las nubes de tormenta?

El granizo son pequeñas bolas o cubitos de hielo que caen de las nubes cumulonimbos. Las nubes cumulonimbus que pueden traer granizo se llaman nubes de granizo. Las nubes de granizo, al igual que los cumulonimbus durante las tormentas, se componen inicialmente de gotas de agua, copos de nieve y cristales de hielo. Las corrientes ascendentes en las nubes son relativamente fuertes. Envía las gotas de agua que crecen en la parte inferior de la nube a las partes media y superior de la nube para convertirse en gotas de agua sobreenfriada.

O bien encuentran cristales de hielo y copos de nieve o se congelan de forma natural para formar embriones de granizo. Cuando se expone a gotas de agua fría, se forma una capa opaca de hielo en la superficie del embrión. Cuando la corriente ascendente se debilita y el granizo cae por debajo de la línea de 0°C, parte de su superficie se derretirá nuevamente y algunas gotas de agua se adherirán a ella. Cuando la corriente ascendente aumentada la lleva nuevamente por encima de la línea de 0°C, el agua en la superficie del embrión se congela nuevamente, formando una capa de hielo relativamente transparente. A medida que la corriente ascendente en los cumulonimbus se vuelve más fuerte y más débil, los embriones de granizo se agitan una y otra vez en el aire y quedan constantemente envueltos en capas de hielo opaco y transparente hasta que la corriente ascendente ya no puede soportarla y cae hacia abajo, formando granizo.