1.1 雨

       雨是怎么形成的？

       在天空的巨大舞台上，几乎每天都有变幻多姿的云彩表演着各种各样的节目：有的像山峰一样挺拔壮美，有的像游丝一样纤巧多姿，有的像薄暮遮蔽全天，有的像棉絮撒满太空，有的像暴怒的野兽来势凶猛，也有的像水波柔弱无骨。而最常见的，还是那天边悬浮的洁白圆滑的馒头云和天顶飘游的丝绸般的卷层云。有了它们，天空舞台上才显得生动活泼，蔚蓝的天幕下才不那么单调乏味。但是，这些云却大部分都不会下雨，因为，由云变雨，还需要一个蛮复杂的物理过程呢！

       让我们来看看云的构成。

       云是由大量飘浮在空中的许许多多肉眼看不见的小水滴或小冰晶组成的，或者由小水滴和小冰晶混合组成。它们的个头很小，大多数直径还不到1毫米的百分之一，在1立方米的空间中，可以密集地存在几千万甚至几亿个。他们高悬在空中不往下掉，是由于空气中有上升气流在下面顶托，云中水滴或冰晶个头很小，重量很轻，下降的速度非常缓慢。一个直径20微米的云滴若从1000米的高空掉下来，需要整整6个小时。何况云滴在下降过程中还要连闯两个大关：一是冲过上升气流的顶托，另一个是经受住被再一次蒸发掉的危险。只有水汽在云滴上继续进行凝结或凝华，以及云滴间相互碰并，大水滴不断“吃掉”小水滴，使得体积越来越大，以至大到本身的重量足以克服上升气流的阻力时，才能以雨、雪或其他形态降落到地面上。

       从云到雨，实际上就是一个水滴或冰晶成长壮大的过程。

       云滴变大后从云中降下来，究竟是雨、是雪还是其他形态，这主要决定于云内和云下温度的高低。当云内温度在摄氏零度以上时，云完全由水滴组成，云滴增大后掉下来便是雨。云内温度虽然低于摄氏零度，但云下气层的温度如果仍然高于摄氏零度时，云滴增大后掉下来的虽然可能是过冷水滴、冰晶或雪花，但在通过云下较暖的气层后也会融化为雨滴。来不及完全融化的，就会雨、雪同下，我们把这种现象叫做雨夹雪。只有当云内和云下的气层温度都低于摄氏零度时，掉下来的才是雪花。

       炎热的夏季，有时乌云滚滚，狂风大作，可就是不见雨滴降落。而在冬季，有时空中只有几片薄薄的浮云，却能飘下大片大片的雪花来。这是因为，夏季温度高，虽有较强的对流运动，但由于蒸发太厉害，水滴在下降过程中，来不及碰撞和合并就被蒸发掉了。冬天就不一样了，由于冰晶在降落过程中不但蒸发少，而且还会继续凝华增大，以至于达到超过气流升力的程度。

       近几年，气象科学迅速发展。人们根据云雨的形成原理，在干旱季节进行飞机或高炮人工增雨作业，将干冰（固体二氧化碳）、碘化银、液氮或别的化学药剂播撒到云中，促使云内温度下降，导致冰晶增多、增大而致雨，连连取得成功。受老天爷摆布的时代就要过去了，人工影响天气的前景一片灿烂。

1.2 雪

       雪花为什么会成各种形状

       形形色色的雪花晶体在天空生成后，当它们的直径达到50微米时，便能克服空气的浮力而开始作明显的下降运动，一边飘逸下降一边继续生长变化。这样一来，便产生了形式纷纭繁多的雪花。 对于一片六角形雪片来说，由于它表面曲率不等(有凸面、平面和凹面)，各面上的饱和水汽压力也不同，因此产生了相互间的水汽密度梯度，使水汽发生定向转移。水汽转移的方向是凸面→平面→凹面，也就是从曲率大的表面，移向曲率小的表面。六角形雪片六个棱角上的曲率最大，边棱部分的平面次之，中央部分曲率最小。这样，就使六角形雪片一直处在定向的水汽迁移过程中。由于棱角上水汽向边棱及中央输送，棱角附近的水汽饱和程度下降，因而产生升华现象。中央部分由于获得源源不断的水汽而达到冰面饱和，产生凝华作用。这种凝华结晶的过程不断进行，六角形雪片逐渐演变成为六棱柱状雪晶。

美丽的雪花

    雪花的形状这是假定外部不输送水汽的理想状况。事实上，事物与周围环境保持着密切的联系，空气里总是或多或少存在着水汽的。如果周围空气输入水汽较少，少到不够雪片的棱角向中央输送水汽的数量，那么雪片向柱状雪晶的发展过程继续进行。在温度很低水汽很少的高纬和极地地区，便因为这个原因经常降落柱状雪晶。

       空气里水汽饱和程度较高的时候，出现另外一种情况。这时周围空气不断地向雪片输送水汽，使雪片快速地发生凝华作用。凝华降低了雪片周围空气层中的水汽密度，反过来又促进外层水汽向内部输送。这样，雪片便很快地生长起来。当水汽快速向雪片输送的时候，六个顶角首当其冲，水汽密度梯度最大。来不及向雪片内部输送的水汽，便在顶角上凝华结晶；这时，顶角上会出现一些突出物和枝杈。这些枝叉增长到一定程度，又会分叉。次级分叉与母枝均保持60的角度，这样，就形成了一朵六角星形的雪花。

       在高山或极地的晴朗天气里，还可见到一种冰针，象宝石一样闪烁着瑰丽的光彩，人们把它叫做钻石尘。冰针的生长有二种情况：一种是在严寒下(-30℃以下)湿度很小时水汽自发结晶的结果，另一种是在温度较高(-5℃左右)湿度较大时沿着雪片某一条辅轴所在的顶角特别迅速生长的产物，是雪花的畸形发展。

       形形色色的雪花晶体在天空生成后，当它们的直径达到50微米时，便能克服空气的浮力而开始作明显的下降运动，一边飘逸下降一边继续生长变化。这样一来，便产生了形式纷纭繁多的雪花。我们只要把它们接纳在黑呢子或黑天鹅绒上，就能用肉眼初步辨别出它们的形态来。

1.3 霜的形成和消失

　　在寒冷季节的清晨，草叶上、土块上常常会覆盖着一层霜的结晶。它们在初升起的阳光照耀下闪闪发光，待太阳升高后就融化了。人们常常把这种现象叫"下霜"。翻翻日历，每年10月下旬，总有"霜降"这个节气。我们看到过降雪，也看到过降雨，可是谁也没有看到过降霜。其实，霜不是从天空降下来的，而是在近地面层的空气里形成的。

　　霜是一种白色的冰晶，多形成于夜间。少数情况下，在日落以前太阳斜照的时候也能开始形成。通常，日出后不久霜就融化了。但是在天气严寒的时候或者在背阴的地方，霜也能终日不消。

　　霜本身对植物既没有害处，也没有益处。通常人们所说的"霜害"，实际上是在形成霜的同时产生的"冻害"。

　　霜的形成不仅和当时的天气条件有关，而且与所附着的物体的属性也有关。当物体表面的温度很低，而物体表面附近的空气温度却比较高，那么在空气和物体表面之间有一个温度差，如果物体表面与空气之间的温度差主要是由物体表面辐射冷却造成的，则在较暖的空气和较冷的物体表面相接触时空气就会冷却，达到水汽过饱和的时候多余的水汽就会析出。如果温度在0°C以下，则多余的水汽就在物体表面上凝华为冰晶，这就是霜。因此霜总是在有利于物体表面辐射冷却的天气条件下形成。

　　另外，云对地面物体夜间的辐射冷却是有妨碍的，天空有云不利于霜的形成，因此，霜大都出现在晴朗的夜晚，也就是地面辐射冷却强烈的时候。

　　此外，风对于霜的形成也有影响。有微风的时候，空气缓慢地流过冷物体表面，不断地供应着水汽，有利于霜的形成。但是，风大的时候，由于空气流动得很快，接触冷物体表面的时间太短，同时风大的时候，上下层的空气容易互相混合，不利于温度降低，从而也会妨碍霜的形成。大致说来，当风速达到3级或3级以上时，霜就不容易形成了。

　　因此，霜一般形成在寒冷季节里晴朗、微风或无风的夜晚。

　　霜的形成，不仅和上述天气条件有关，而且和地面物体的属性有关。霜是在辐射冷却的物体表面上形成的，所以物体表面越容易辐射散热并迅速冷却，在它上面就越容易形成霜。同类物体，在同样条件下，假如质量相同，其内部含有的热量也就相同。如果夜间它们同时辐射散热，那末，在同一时间内表面积较大的物体散热较多，冷却得较快，在它上面就更容易有霜形成。这就是说，一种物体，如果与其质量相比，表面积相对大的，那么在它上面就容易形成霜。草叶很轻，表面积却较大，所以草叶上就容易形成霜。另外，物体表面粗糙的，要比表面光滑的更有利于辐射散热，所以在表面粗糙的物体上更容易形成霜，如土块。

　　霜的消失有两种方式：一是升华为水汽，一是融化成水。最常见的是日出以后因温度升高而融化消失。霜所融化的水，对农作物有一定好处。

1.4 露的形成和消失

　　在温暖季节的清晨，人们在路边的草，树叶及农作物上经常可以看到的露珠，露也不是从天空中降下来的。露的形成原因和过程与霜一样，只不过它形成时的温度在0°C以上罢了。

　　在0°C以上，空气因冷却而达到水汽饱和时的温度叫做"露点温度"。在温暖季节里，夜间地面物体强烈辐射冷却的时候，与物体表面相接触的空气温度下降，在它降到"露点"以后就有多余的水汽析出。因为这时温度在0°C以上，这些多余的水汽就凝结成水滴附着在地面物体上，这就是露。

　　露和霜一样，也大都出现于天气晴朗、无风或微风的夜晚。同时，容易有露形成的物体，也往往是表面积相对地大的、表面粗糙的、导热性不良的物体。有时，在上半夜形成了露，下半夜温度继续降低，使物体上的露珠冻结起来，这叫做冻露。有人把它归入霜的一类，但是它的形成过程是与霜不同的。

　　露一般在夜间形成，日出以后，温度升高，露就蒸发消失了。

　　在农作物生长的季节里，常有露出现。它对农业生产是有益的。在我国北方的夏季，蒸发很快，遇到缺雨干旱时，农作物的叶子有时白天被晒得卷缩发干，但是夜间有露，叶子就又恢复了原状。人们常把"雨露"并称，就是这个道理。

1.5 雾

       雾是由一种肉眼不易分辨，极细微而密集的水滴所组成，它是悬浮于近地面的空气中。根据世界气象组织的定义，有雾时水平方向之能见度必须不足一公里。

       通常人们对雾和云的区别不太清楚，以最通俗的比喻，云是出现在天空，而雾是发生在近地面，所以雾也可以说是地面上的云了。不过它的成因和云不一样。

       雾的形成因素相当复杂，依其成因大致可分为辐射雾、平流雾、锋面雾、蒸气雾、上坡雾等。

       辐射雾大都发生在冬天，晴朗无云的夜晚，当风很微弱，地面空气相当稳定，且含有充分水气时，由于地面迅速之散热作用，使低空中之水气冷却而凝结成小水滴，浮游于近地面空气中而造成。这种雾通常等到太阳出来后，地面温度逐渐回升，使空气又回复到未饱和状态时，雾即开始消散。一般人都以为辐射雾是晴天的预兆，其实就是因为晴天，才有辐射雾，雾散了当然依旧是好天气。

       平流雾的形成和空气水平方向之流动有关，当暖湿空气流经较冷之海面或陆地时，其低层空气因遇冷而凝结形成雾。只要风向和风速适宜，一经成雾，往往能持续一段相当长时间，除非风停止，或风向转变，使暖湿空气来源中断，雾才会消散。

       锋面雾是发生在锋面附近，当冷空气位于近地面之低空，而自云端下降之遇冷凝结而成雾。

平流和辐射两种物理过程亦可相辅相成，造成所谓之平流辐射雾。，当此种雾发生时，往往会使能见度降低到一百公尺以内，对交通安全危害甚大。山地因其所处地势较高，由于地形关系，在山洼处当有低云移入时，即变成雾，实际上是我们在平地上所常见，浮游在山腰间的云。

1.6 霾

       区别“雾”与“霾”

       霾和雾都会对人们的视程产生影响，给生活带来不便。二者的区别概括地来说有以下几种：

       雾是悬浮在贴近地面的大气中的大量微小细水滴（或冰晶）的集合，雾和云的区别仅在于是否接触地面；霾是悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒的集合体，使空气浑浊的一种天气现象。

       （1）相对湿度：雾主要是以水汽为主，雾的相对湿度一般在90%以上，而霾在80%以下。

       （2）能见度：能见度在1km以下的统称为雾，能见度在1km以上为叫轻雾；霾的能见度大约在1km以上，而小于10km的称为灰霾现象。

       （3）颜色：雾以白色或灰色为主；霾一般呈乳白色，它能使物体的颜色减弱，使远处光亮物体微带黄红色，而黑暗物体微带蓝色。

       具体来说：

       雾与霾区别在于发生霾时相对湿度不大，而雾中的相对湿度是饱和的(如有大量凝结核存在时，相对湿度不一定达到100%就可能出现饱和)。一般相对湿度小于80％时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化是霾造成的，相对湿度大于90%时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化是雾造成的，相对湿度介于80-90%之间时的大气混浊视野模糊导致的能见度恶化是霾和雾的混合物共同造成的，但其主要成分是霾。

       霾的厚度比较厚，可达1－3公里左右。霾与雾、云不一样，与晴空区之间没有明显的边界，霾粒子的分布比较均匀，而且灰霾粒子的尺度比较小，从0.001微米到10微米，平均直径大约在1－2微米左右，肉眼看不到空中飘浮的颗粒物。由于灰尘、硫酸、硝酸等粒子组成的霾，其散射波长较长的光比较多，因而霾看起来呈黄色或橙灰色。 

       雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统，是近地面层空气中水汽凝结（或凝华）的产物。雾的存在会降低空气透明度，使能见度恶化，如果目标物的水平能见度降低到1000米以内，就将悬浮在近地面空气中的水汽凝结（或凝华）物的天气现象称为雾（Fog）；而将目标物的水平能见度在1000－10000米的这种现象称为轻雾或霭（Mist）。

       形成雾时大气湿度应该是饱和的(如有大量凝结核存在时，相对湿度不一定达到100%就可能出现饱和)。就其物理本质而言，雾与云都是空气中水汽凝结（或凝华）的产物，所以雾升高离开地面就成为云，而云降低到地面或云移动到高山时就称其为雾。

       一般雾的厚度比较小，常见的辐射雾的厚度大约从几十米到一至两百米左右。雾和云一样，与晴空区之间有明显的边界，雾滴浓度分布不均匀，而且雾滴的尺度比较大，从几微米到100微米，平均直径大约在10-20微米左右，肉眼可以看到空中飘浮的雾滴。由于液态水或冰晶组成的雾散射的光与波长关系不大，因而雾看起来呈乳白色或青白色。

1.7 高温热浪

       一般把日最高气温达35摄氏度以上的天气现象称为高温，但各地高温标准不完全相同，如达到或超过37摄氏度时称酷暑，国外许多国家还使用“热浪”一词。连续高温热浪，会使人们生理、心理不能适应，甚至引发疾病或死亡。同时，高温热浪影响植物生长发育，使农业减产，加剧干旱区旱情发展；还使用水用电量急剧上升，从而给人们生活、生产带来很大影响。

       那么遇上高温怎么办呢？白天尽量避免或减少户外活动，尤其是10时至16时不要在烈日下外出运动。室内要安装空调、电扇。进出空调房间要注意适应室内外温差，避免生病。穿衣一定要穿宜吸汗、宽松、透气性好的衣服，以白、浅色为好，而且要勤换勤洗。要适量饮淡盐开水、凉茶、绿豆汤等，不可过度吃冷饮；宜吃清淡、易消化、富含维生素的食物，不宜吃剩菜剩饭，以免食物中毒。浑身大汗时，不宜立即用冷水洗澡，应先擦干汗水，稍事休息后再用温水洗澡。要调整作息时间，适当增加中午休息时间。要留神蚊、虫咬伤，器械碰割伤，开水、滚油烫伤等。还要特别注意防火。