“呼风唤雨”新技能

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  大气不仅运动,而且是进行着非常复杂的运动。有人就曾比喻:一只蝴蝶扇动翅膀就有可能引发远方的一场风暴。大气中一点儿微小的变化经过复杂的大气运动都有可能被放大,引起一系列复杂到大型计算机都难以精确计算的巨变。因此,面对天气人们一直都是茫然的。幸好,经过几代人的努力,人类终于可以窥得天气变化的玄机,最直接的成果就是天气预报。我们现在可以从各种媒体中方便地查看天气预报,从几十天的长期预报到几小时内的短期预报,我们终于可以做到“未雨绸缪”。但是,仅仅知道就够了吗?天气的变化对于人类的影响实在太大了,一阵冰雹就可能让农民伯伯辛苦一年的收成化为乌有,一场瓢泼大雨就会让一场精心准备的户外表演完全泡汤,一次强降水就可能使城市变成一片汪洋。对于这些天气现象,只是提前知晓,没有应对之策,也是徒劳。于是充满智慧的人类开始研究如何影响天气!没错,我们不仅要预知天气,还要在必要的时候影响它!由此,各种人工影响天气的技术就诞生了。

从人工“祈”雨到人工“降”雨


  靠人力去影响天气,自古以来就是人类的梦想。起初,古人为了农业生产,向天祈求降雨。在还未搞懂雨从何而来的时代,人类只能将这种梦想寄托在各种神秘的仪式当中。在周朝时有一种叫作“雩”(yú)的求雨仪式,让祭司通过跳舞来与上天沟通,期望天神能够怜悯众人,降下珍贵的雨水。这种仪式不仅限于周朝,它还衍化成各种形式流传下来。《西游记》中唐僧师徒路过凤仙郡,就赶上了当地村民向玉帝求雨的景象,最后还是孙悟空帮助他们求来了降雨。
  不仅在中国,求雨在世界各地的文化中都广泛存在。非洲、亚洲、欧洲和美洲的很多民族都有各自的求雨仪式,可以说古代有农业的地方就有求雨的仪式,如印第安人会跳求雨舞,尼日利亚的伊博人会燃烧草药求雨,泰国人会发射火箭求雨,等等。还有一些地方会用一些小物件来寄托自己对于天气的希望。日本就有悬挂晴天娃娃和祈雨娃娃的习俗,想要什么天气就挂什么娃娃。在动画片《哆啦A梦》中就有天气桶、集云桶、天气决定表、天气交换地图等影响天气的“法宝”,可见掌控天气的愿望是不分年龄.不分国界的。

  当然这些祈雨的方式早就已经变成各地的民俗活动,现在应该没有什么人会真的认为跳个舞、放个炮、挂个娃娃就能影响天气了。随着时代的发展,科学使人类认识到天气的变化源于大气的变化,于是人类开始关注用科学技术影响天气。方向是正确的,但过程是曲折的,就像歌里唱的:没有人能随随便便成功。在影响天气的事业中,人类开始了各种各样的尝试。在19世纪的欧洲,人们尝试用一种指向天空的大圓筒来干扰冰雹的产生,这种大圆筒被称为冰雹炮。人们会将爆炸混合物放在炮下方的燃烧室点燃,产生的冲击波会通过炮筒扩大,然后穿过上方的云朵,据说这样可以干扰冰雹的形成。1903年,意大利政府安排了200多个这样的冰雹炮进行实验,结果以失败告终,这种被委以重任的大家伙最终变成了废铁。其实意大利并不是第一个想要通过发射一些物质来影响冰雹形成的国家。在17世纪末,我国就曾试图通过向天空发射炮弹来影响冰雹的形成。
  在美国,人们同样在尝试用技术影响天气。相比于担心冰雹影响葡萄生产的意大利,平原广阔但是干旱的美国更希望通过自己的力量去制造降水。根据当时的震荡理论,有些人认为用噪声搅动云层可以让云变成雨。于是在1891年,美国得克萨斯州米德兰市上空,几声巨响震动了整个城市。这正是一次利用声音影响云层的实验。当然,最后也没有奏效。

人工降雨的新篇章


  真正的转机出现在20世纪40年代的美国,一位名为欧文·朗缪尔的化学家翻开了“人工降雨”的新篇章。这位科学家曾经改造了爱迪生的电灯,使电灯的价格更加便宜:他还发明了氢气焊接技术、静电探针,甚至获得了众多科学家梦寐以求的诺贝尔奖。但是儿时家乡遭受旱灾的情景使他一直想要发明一种技术来影响天气。
过冷云水滴变成雪
舍费尔进行人工造雪实验

  此时,人类已经知道雨是由空气中的水汽凝结而成的。在大气中有丰富的水汽,这些水汽会在高空变冷凝结成极其微小的水滴,又名云滴,它们能够形成云。当云层中有凝结核,并且水汽非常充足的时候,这些云滴就有可能围绕在凝结核周围形成更大的云滴或者冰晶。这些云滴、冰晶或是相互碰撞融合或是吸附周围更多的水汽,变得越来越大,当空气再也托不住它们的时候,就会落到地面形成降雨。   想要人工降雨最好的方法就是找到一种无污染,同时又能让云滴迅速增大的凝结核。有了理论指导的朗缪尔和助手文森特·舍费尔在实验室中用特制的冰箱制造了一个模拟大气环境的一23℃的云室,尝试用各种手段让云变成雨。但是大自然似乎不愿意让人类如此轻易地窥得“呼风唤雨”的天机。朗缪尔不断地改变着冰箱的温度,改变加入的物质,调整各种微粒的数量,但是收效甚微,实验进行了数百次都没有取得成功。正当朗缪尔有些心灰意冷的时候,一次偶发事件给了他机会。
  一天,他的冰箱坏了,温度迅速上升,眼看实验环境就要被破坏,情急之下,朗缪尔取了一些干冰给冰箱降温。干冰倒进去之后,冰箱的温度降低了,同时一些东西也在云中慢慢生成。他定睛一看,居然是一片片雪花!原来是干冰的急剧降温作用促使云滴凝华成小雪花,这些雪花落到地面不就是雨水吗?在不经意间,朗缪尔终于打开了人工影响天气的成功之门。1946年11月,在美国马萨诸塞州上空,朗缪尔和助手乘坐飞机向云中播撒了大量的干冰。焦急的等待之后,云层之下降下了瓢泼大雨。人类第一次室外造雨实验成功,这一次人类终于成功地干预了天气。之后,朗缪尔又采用碘化银代替干冰,通过增加云中的凝结核进行人工增雨。
  从此,人类开启了人工影响天气的科学进程。气象学家们终于搞清了其中的原理:首先要有合适的大气条件,比如人工降雨就要有上升的气流、充足的水汽和一定量的凝结核及冰核:这时候再使用一些物质就可以改变天气或者加速天气变化。在这个过程中各种各样能够影响天气的物质被人类发现或者发明出来。碘化钾、碘化钠甚至我们常见的盐都被广泛应用,这些物质可以分为成冰剂、制冷剂和吸湿剂,统称为催化剂。而影响天气的工具也从一开始的飞机,扩展到火箭弹、炮弹、燃烧炉等。不仅如此,随着科技的发展,气象卫星、雷达、探空仪和高性能計算机也加入了人类的“天气战队”,组成了高效的监控、分析、指挥系统。

人工消雨和人工防雹


  干旱的时候要增雨,但雨水太过丰沛的时候也要消雨。人工消雨的原理与人工降雨近似,但也有区别。人工消雨有两种方式:一是进行人工增雨作业,让雨提前下完:二是往云层里超量播撒冰核,使冰核含量达到降水标准的3至5倍,冰核数量增多了,每个冰核吸收的水分就少了,也就无法形成足够大的雨滴了。
  人工防雹的原理就是设法减少或切断小冰胚的水分供应,实际上采用的方法与人工消雨的方法类似。只是要达到防御冰雹的效果,一般需要向云中播撒足够量的催化剂(最常用的就是碘化银),以产生大量冰晶,迅速形成更多的水滴或冰粒,使得同一片云中更多的冰晶同时来争夺水分,抑制冰雹变大。
  我国第一次实现人工降雨是在1958年。当时一场罕见的干旱席卷了东北地区,吉林省率先利用飞机撒盐粉的方式实现了我国第一次成功的人工降雨作业。这期间,赵九章、叶笃正等一大批科学家贡献着自己的才智。今天,我们已经掌握了人工增雨、人工消云减雨、人工防雹、人工消雾、人工防霜冻等一系列人工影响天气的技术。
  不过要注意的是,靠人力影响天气固然好,但是还有一个非常重要的前提,那就是不能以牺牲环境或者危害地球生态的方式来干预天气。所以,我们既要改变自然,更要尊重自然!
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