滬粵版八年級上冊物理 生活中的趣味物理 教學素材

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1、生活中的趣味物理 13 / 1313 / 1313 / 13 1. 冰棍和冰激凌 1 2. 冰棍“冒汽〞 2 3. 愛斯基摩人的冰屋 3 4. 呵氣和吹氣 3 5. 向手背呵氣和吹氣感覺有什么區(qū)別? 4 6. 電冰箱的原理 4 7. 電冰箱門上的星標 5 8. 高空的白霧帶是怎樣形成的? 5 9. 毛 細 現(xiàn) 象 6 10. 混　　響 7 11. 噪 聲 的作用 8 12. 人是怎樣看見物體的？ 9 13. 照相用閃光燈 9 14. 天空的顏色與大氣污染 10 15. 肥皂泡為什么總是先上升后下降 12 16. 關羽和張飛比力氣 12 17. 失重和宇宙開

2、發(fā) 13 18. 三線插頭是不是三相插頭 14 19. 利用發(fā)光二極管種植蔬菜 15 20. 為什么罐裝的自動噴劑噴了一會罐身會變涼 15 21. 大雪后為什么很寂靜 16 22. 打氣筒在使用時為什么會變熱? 16 23. 多孔的凍豆腐 17 24. 閃電為什么是彎彎曲曲的 17 25. 不祥的圣嬰——厄爾尼諾 18 26. 無線電波的傳播 21 27. 餃子或肉丸煮熟了為什么會浮起來? 23 28. 激 光 23 29. 為什么剛掀開的冷凍啤酒瓶口會冒出霧氣? 24 30. 為什么用濕布抹冰箱的冰格會被粘著? 25 31. 怎樣把開水冷卻? 25 32. 海

3、 市 蜃 樓 26 33. 磁帶錄音原理 27 34. 眼 睛 27 1. 冰棍和冰激凌 冰棍和冰激凌是世界各國人們都喜歡的止渴解暑食品。當你吃到?jīng)鎏鹂煽诘谋骱捅ち钑r ,你是否想過 ,世界上最早制作冰棍和冰激凌的是哪個國家呢？ 我國是冰棍和冰激凌的故土。早在３０００多年以前 ,我國就有用冰解暑的記載。后來皇宮里就有了用奶和糖制成的冰棍。到了元世祖忽必烈時代〔大約７００多年前〕 ,皇宮里又有了類似現(xiàn)在冰激凌的食品 ,叫做冰酪。那時 ,元朝統(tǒng)治者禁止王室以外的人制作冰酪。直到意大利旅行家馬可·波羅離華回國前 ,元世祖才讓人把這種珍品的制作方法教給他。馬可·波羅回去后 ,又把這種制

4、作方法傳給了意大利王室 ,意大利王室把這種方法保密了約３００年 ,到１５３３年 ,法國國王和意大利人結(jié)婚以后 ,制作冰酪的方法才由意大利傳入法國。１７７７年美國紐約大街上才有了冰激凌廣告。 我國古代勞動人民的解暑食品是冰核。直到清代 ,每當盛夏到來之際 ,北京大街上還有人買冬天入窖保存下來的天然冰快冰核。大約在１９３５年 ,北京有人想出了“絕招〞：先把天然冰放進一個大木桶里 ,參加適量的食鹽 ,這樣的木桶就成了一個“土冷凍室〞。再準備許多圓柱形小鐵筒 ,每個小鐵筒里都裝滿加了香料和糖的水 ,并插上一根木棍。然后把一個個裝滿糖水的小鐵筒放進“土冷凍室〞大木桶里 ,封閉起來冷凍。經(jīng)過半小時后

5、,小鐵筒里的糖水就凍結(jié)成了冰棍。由于這種解暑食品很受顧客的歡送 ,所以很快就在前門大街出現(xiàn)了專售冰棍的商店。 為什么把食鹽放到天然冰里混合后能使水結(jié)冰呢？這是因為許多純潔物質(zhì)一旦摻入雜質(zhì) ,它的凝固點就會降低。放在大木桶里的天然冰 ,參加適量的食鹽 ,就會因凝固點降低而融解；冰融解時要從小鐵筒里的水中吸熱 ,小鐵筒的水就會放熱凍結(jié)成冰。這就是制作冰棍的道理。 當然 ,在現(xiàn)代 ,人們已經(jīng)能用各種先進的制冷設備來制造冰棍和冰激凌等冷食了。 2. 冰棍“冒汽〞 炎熱的夏天 ,熱氣逼人 ,吃上一根冰棍才舒服呢！你注意過嗎 ,冰棍從冷藏箱里拿出來往往還冒“汽〞哩！ 真有趣 ,通常只有熱的東西

6、才冒汽 ,冰棍為什么會冒汽呢？ 　　夏天的氣溫比冰棍的溫度高得多 ,冰棍一遇到空氣就要融化 ,融化時要從周圍的空氣中吸收大量的熱 ,使空氣的溫度下降。平時空氣里含有一定量的水蒸氣 ,由于溫度突然降低 ,就到達飽和或過飽和狀態(tài)。也就是說 ,冰棍周圍的空氣由于溫度降低 ,便容納不下原來所含的那么多水蒸氣了。在這種情況下 ,多余的水蒸氣就結(jié)成微小的水珠 ,形成一團團飄浮著的霧狀水滴 ,經(jīng)光線照射 ,就成了白色的水汽。 云、霧、雨、雪形成的原因也是這樣。江河湖海里的水 ,受到陽光照射后 ,不斷地變成水蒸氣 ,飄散在空氣中 ,含有水蒸氣的空氣受熱上升 ,升到一定高度 ,遇到冷空氣 ,就凝成一團團懸

7、浮的小水滴 ,這便是云?？拷孛娴乃魵?,遇冷也能結(jié)成一團團懸浮的小水滴 ,這就是霧。所以云和霧在本質(zhì)上是相同的。在適宜的條件下 ,云里的小水滴不斷地合并成大水滴 ,直到上升的氣流托不住它的時候 ,便降落下來 ,形成雨。如果是冬季 ,這些水滴就結(jié)晶成雪花漫天飄舞。不過 ,空氣中飽和水汽的凝結(jié) ,必須有它凝結(jié)的“核心〞才行 ,這個核心就是飄浮在空氣中的塵埃 ,它是促進云、霧、雨、雪形成的必要條件之一。 云霧的秘密 ,使英國物理學家威爾遜受到很大啟發(fā)。經(jīng)過研究 ,他于1894年創(chuàng)造了一個叫“云霧室〞的裝置 ,它里面充滿了干凈空氣和酒精〔或乙醚〕的飽和汽。如果闖進去一個肉眼看不見的帶電微粒 ,

8、它就成了“云霧〞凝結(jié)的核心 ,形成霧點 ,這些霧點便顯示出微粒運動的“足跡〞。因此 ,科學家可以通過“云霧室〞 ,來觀察肉眼看不見的根本粒子〔電子質(zhì)子等〕的運動和變化情況。同時 ,還發(fā)現(xiàn)了不少新的根本粒子。威爾遜云霧室 ,為研究微觀世界作出了卓越奉獻 ,1927年 ,他因此榮獲了諾貝爾物理學獎金。 3. 愛斯基摩人的冰屋 冰是冷的象征 ,一提到它 ,人們就會不寒而栗。但是 ,在冰雪凜冽的冬天 ,生活在北極圈里的愛斯基摩人 ,卻憑著用冰壘成的房屋 ,熬過嚴寒的冬天。 在北極圈內(nèi) ,有取之不盡的冰 ,又有用之不竭的水。每當冬天到來之前 ,愛斯基摩人都要建造冰屋。他們就地取材 ,先把冰加工

9、成一塊快規(guī)那么的長方體 ,這就是“磚〞；用水作為“泥〞。材料準備好以后 ,他們在選擇好的地方 ,潑上一些水 ,壘上一些冰快 ,再潑一些水 ,再壘一些冰快；前邊不斷地壘著 ,后邊不斷地凍結(jié)著 ,壘完的房屋就成為一個凍結(jié)成整體的冰屋。這種房屋很結(jié)實 ,被譽為愛斯基摩人的令人羨慕的藝術杰作。 愛斯基摩人的冰屋是怎樣起到保暖防寒作用的呢？ 首先 ,由于冰屋結(jié)實不透風 ,能夠把寒風拒之屋外 ,所以住在冰屋里的人 ,可以免受寒風的襲擊。 其次 ,冰是熱的不良導體 ,能很好地隔熱 ,屋里的熱量幾乎不能通過冰墻傳導到屋外。 再次 ,凍結(jié)成一體的冰屋 ,沒有窗子 ,門口掛著獸皮門簾 ,這樣可以大

10、大減少屋內(nèi)外空氣的對流。 正因為如此 ,冰屋內(nèi)的溫度可以保持在零下幾度到十幾度 ,這相對于零下５０多度的屋外 ,要暖和多了。愛斯基摩人穿上皮衣 ,在這樣的冰屋里完全可以平安過冬了。當然 ,冰屋里的溫度比起我們冬天的室內(nèi)溫度要低得多 ,而且冰屋里也不允許生火取暖 ,因為冰在０℃以上就會融解成水。 4. 呵氣和吹氣 冬天在室外 ,氣溫很低 ,手凍得難受 ,這時往手上呵氣 ,會使手感到暖和些。從鍋里取剛出籠的饅頭 ,手燙得難受 ,這時往手上吹氣 ,又覺得不太燙了。那么 ,為什么呵氣時感到暖和 ,而吹氣又會解除燙感呢？ 　　原來 ,冬天在室外 ,人手的溫度較低 ,從嘴里呵出的氣溫度較高 ,呵

11、出的氣速度緩慢 ,這時熱量從呵出的暖氣向冷手上傳遞 ,提高了手的溫度 ,所以手就感到暖和。剛出籠的饅頭溫度高 ,用手接觸它后 ,使人產(chǎn)生燙感。向手上吹氣時 ,吹出的氣速度快 ,促進了空氣的流動 ,因而加快了手上水分的蒸發(fā) ,水分的蒸發(fā)又會從手上吸收熱量 ,所以手就感覺不怎么燙了。 5. 向手背呵氣和吹氣感覺有什么區(qū)別? 想一想: 〔以口對著一支溫度計吹 ,溫度計的讀數(shù)會上升。但對著手背吹氣卻覺得涼快 ,為什么？以口向手背呵氣又會怎樣?〕 向手背慢慢呵氣 ,感到溫暖；反之 ,向手背快速吹氣 ,那么感到?jīng)隹臁? 口氣的溫度和體內(nèi)溫度相近 ,但比手背皮膚的溫度較高 ,故向手背呵氣時 ,

12、手背感到溫暖。但是 ,向手背快速吹氣時 ,氣流把手背的汗液迅速蒸發(fā) ,液體蒸發(fā)會帶走能量。同時 ,快速的口氣 ,也把附近的冷空氣卷過來吹到手背上。故手背就覺得涼快。 6. 電冰箱的原理 想一想: 〔液體化為氣體時要吸熱。反之 ,氣體化為液體時要放熱。電冰箱要怎樣安排這兩種物態(tài)變化 ,才能到達制冷的目的呢？〕 電冰箱是利用蒸發(fā)致冷或氣化吸熱的作用而到達制冷的目的。 電冰箱的喉管內(nèi) ,裝有一種商業(yè)上稱為氟利昂:freon ,俗稱雪種的致冷劑。常用的一種為二氟二氯甲烷() ,是一種無色無臭無毒的氣體 ,沸點為29℃。 氟利昂在氣體狀態(tài)時 ,被壓縮器加壓加壓后 ,經(jīng)喉管流到電冰箱背

13、部的冷凝器 ,借散熱片散熱(物質(zhì)被壓縮后 ,溫度就會升高)后 ,冷凝而成液體。 液體的氟里昂進入蒸發(fā)器的活門之后 ,由于脫離了壓縮器的壓力 ,就立即化為蒸汽 ,同時向電冰箱內(nèi)的空氣和食物等吸取汽化潛熱(latentheatofvaporization) ,引致冰箱內(nèi)部冷卻。 汽化后的氟里昂又被壓縮器壓回箱外的冷凝器散熱 ,再變?yōu)橐后w ,如此循環(huán)不息 ,把冰箱內(nèi)的熱能泵到箱外。 7. 電冰箱門上的星標 想一想: 〔星標的數(shù)目代表不同的溫度范圍。溫度對冰箱中食物的儲藏時期又有怎樣的關系呢？〕 電冰箱內(nèi)有恒溫器(thermostat) ,以控制電源的斷續(xù) ,使箱內(nèi)溫度保持在一定

14、的范圍內(nèi) ,以免過冷而耗電。雙門的電冰箱 ,門上有星形標志 ,以表示冷凝格(freezercompartment)的溫度等級。 1顆星：表示溫度不高于－6℃ ,食物可貯藏十天。 2顆星：表示溫度不高于－12℃ ,食物約可貯藏一個月。 3顆星：表示溫度不高于－18℃ ,食物約可貯藏三個月。 4顆星：表示溫度不高于－20℃ ,食物約可貯藏三個月外 ,還可以凍結(jié)鮮食物。 8. 高空的白霧帶是怎樣形成的? 想一想: 〔高空的氣溫很低。噴氣式客機在約一萬公尺的空中飛行。機外的氣溫約為-40℃。軍用噴氣式飛機飛得更高 ,機外的氣溫也更低。這樣低溫的空氣 ,其中的水蒸氣一定會凝結(jié)嗎

15、？〕 在晴空中 ,有時會見到一條長白帶。盡人皆知這白帶是噴氣式飛機過后所造成的。但噴氣式飛機噴出的是黑煙 ,為什么會形成白帶呢P在晴天 ,由于大氣沒有云層阻隔 ,大氣的熱能較容易向太空散失 ,故晴空的氣溫較陰天為低。氣溫往往低于水汽凝結(jié)的溫度。但水汽要凝結(jié)為水 ,必須有固體微粒作為核心－－－正如塵埃是霧的核心一樣。 當噴氣式飛機飛過后 ,就在路程上留下大量的煙粒(碳粒) ,這些煙粒正好作為水汽凝結(jié)的核心 ,于是就形成一道霧帶。這霧帶把陽光反射 ,就形成光亮的白霧帶了。 9. 毛 細 現(xiàn) 象 浸潤和不浸潤在潔凈的玻璃板上放一滴水銀 ,它能夠滾來滾去而不附著在玻璃板上.把一塊潔凈的玻璃

16、板浸入水銀里再取出來 ,玻璃上也不附著水銀.這種液體不附著在固體外表上的現(xiàn)象叫做不浸潤.對玻璃來說 ,水銀是不浸潤液體. 在潔凈的玻璃上放一滴水 ,它會附著在玻璃板上形成薄層.把一塊潔凈的玻璃片浸入水中再取出來 ,玻璃的外表會沾上一層水.這種液體附著在固體外表上的現(xiàn)象叫做浸潤.對玻璃來說 ,水是浸潤液體. 同一種液體 ,對一種固體來說是浸潤的 ,對另一種固體來說可能是不浸潤的.水能浸潤玻璃 ,但不能浸潤石蠟.水銀不能浸潤玻璃 ,但能浸潤鋅. 把浸潤液體裝在容器里 ,例如把水裝在玻璃燒杯里 ,由于水浸潤玻璃 ,器壁附近的液面向上彎曲(圖1甲),把不浸潤液體裝在容器里,例如把水銀裝在玻

17、璃管里 ,由于水銀不浸潤玻璃 ,器壁附近的液面向下彎曲(圖1乙).在內(nèi)徑較小的容器里 ,這種現(xiàn)象更顯著 ,液面形成凹形或凸形的彎月面. 毛細現(xiàn)象把幾根內(nèi)徑不同的細玻璃管插入水中,可以看到,管內(nèi)的水面比容器里的水面高 ,管子的內(nèi)徑越小,里面的水面越高〔圖2甲〕.把這些細玻璃管插入水銀中,發(fā)生的現(xiàn)象正好相反,管子里的水銀面比容器里的水銀面低 ,管子的內(nèi)徑越小,里面的水銀面越低〔圖2乙〕. 浸潤液體在細管里升高的現(xiàn)象和不浸潤液體在細管里降低的現(xiàn)象,叫做毛細現(xiàn)象.能夠產(chǎn)生明顯毛細現(xiàn)象的管叫做毛細管. 液體為什么能在毛細管內(nèi)上升或下降呢?我們已經(jīng)知道,液體外表類似張緊的橡皮膜,如果液面是彎曲的

18、,它就有變平的趨勢.因此凹液面對下面的液體施以拉力 ,凸液面對下面的液體施以壓力.浸潤液體在毛細管中的液面是凹形的,它對下面的液體施加拉力,使液體沿著管壁上升,當向上的拉力跟管內(nèi)液柱所受的重力相等時,管內(nèi)的液體停止上升 ,到達平衡.同樣的分析也可以解釋不浸潤液體在毛細管內(nèi)下降的現(xiàn)象. 在自然界和日常生活中有許多毛細現(xiàn)象的例子.植物莖內(nèi)的導管就是植物體內(nèi)的極細的毛細管,它能把土壤里的水分吸上來.磚塊吸水、毛巾吸汗、粉筆吸墨水都是常見的毛細現(xiàn)象.在這些物體中有許多細小的孔道,起著毛細管的作用. 有些情況下毛細現(xiàn)象是有害的.例如,建筑房屋的時候,在砸實的地基中毛細管又多又細,它們會把土壤中的

19、水分引上來,使得室內(nèi)潮濕.建房時在地基上面鋪油氈,就是為了防止毛細現(xiàn)象造成的潮濕. 水沿毛細管上升的現(xiàn)象,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響很大.土壤里有很多毛細管,地下的水分經(jīng)常沿著這些毛細管上升到地面上來.如果要保存地下的水分,就應當鋤松地面的土壤,破壞土壤表層的毛細管,以減少水分的蒸發(fā). 10. 混　　響 聲波在室內(nèi)傳播時 ,要被墻壁、天花板、地板等障礙物反射 ,每反射一次都要被障礙物吸收一些．這樣 ,當聲源停止發(fā)聲后 ,聲波在室內(nèi)要經(jīng)過屢次反射和吸收 ,最后才消失 ,我們就感覺到聲源停止發(fā)聲后聲音還繼續(xù)一段時間．這種現(xiàn)象叫做混響 ,這段時間叫做混響時間．混響時間的長短是音樂廳、劇院、禮堂等建筑物

20、的重要聲學特性． 對講演廳來說 ,混響時間不能太長．我們平時講話 ,每秒鐘大約發(fā)出2～3個單字 ,假定發(fā)出兩個單字“物理〞 ,設想混響時間是3秒 ,那么 ,在發(fā)出“物〞字的聲音之后 ,雖然聲強逐漸減弱 ,但還要持續(xù)一段時間(3秒) ,在發(fā)出“理〞字的聲音的時刻,“物〞字的聲強還相當大．因而兩個單字的聲音混在一起 ,什么也聽不清楚了.但是,混響時間也不能太短 ,太短那么響度不夠 ,也聽不清楚．因此需要選擇一個最正確混響時間．北京科學會堂有一個學術報告廳 ,混響時間為1秒． 不同用途的廳堂 ,最正確混響時間也不相同 ,一般來說 ,音樂廳和劇場的最正確混響時間比講演廳要長些 ,而且因情況

21、不同而不同．輕音樂要求節(jié)奏鮮明 ,混響時間要短些 ,交響樂的混響時間可以長些．難于聽懂的劇種如昆曲之類 ,混響時間一長 ,就更難于聽懂.節(jié)奏較慢而偏于抒情的劇種 ,混響時間那么可以長些．總之 ,要有一定的、恰當?shù)幕祉憰r間 ,才能把演奏和演唱的感情色彩表現(xiàn)出來 ,收到應有的藝術效果．北京“首都劇場〞的混響時間 ,坐滿觀眾時為1.36秒 ,空的時候是3.3秒．這是因為滿座時 ,吸收聲音的物體多了 ,所以混響時間縮短 ,上面所說的最正確混響時間是指滿座時的混響時間．高級的音樂廳或劇場 ,為了滿足不同的要求 ,需要人工調(diào)節(jié)混響時間．其中一種方法是改變廳堂的吸聲情況．在廳堂內(nèi)安裝一組可以轉(zhuǎn)動的圓柱體 ,

22、柱面的一半是反射面 ,反射強、吸收少；另一半是吸聲面 ,反射弱、吸收多．把反射面轉(zhuǎn)到廳堂的內(nèi)外表 ,混響時間就變長；反之 ,把吸收面轉(zhuǎn)到廳堂的內(nèi)外表 ,混響時間就變短． 高水平的音樂會都不使用擴音設備,為的是使聽眾直接聽到舞臺上的聲音.為了讓全場聽眾都能聽到較強的聲音,音樂廳的天花板上掛著許多反射板,這些反射板的大小、形狀、安放位置和角度都經(jīng)過精確設計,以便把舞臺上的聲音反射到音樂廳的各個角落. 處理好不同建筑物的聲響效果 ,取得好的音質(zhì) ,這是一門很重要的學問 ,叫做建筑聲學．上面介紹的混響只是其中的一個方面 ,希望能引起同學們對聲學的興趣 ,鉆研這門與我們生活關系密切的科學． 1

23、1. 噪聲的作用 噪聲一向為人們所厭惡。但是 ,隨著現(xiàn)代科學技術的開展 ,人們也能利用噪聲造福人類。 噪聲除草 科學家發(fā)現(xiàn) ,不同的植物對不同的噪聲敏感程度不一樣。根據(jù)這個道理 ,人們制造出噪聲除草器。這種噪聲除草器發(fā)出的噪聲能使雜草的種子提前萌發(fā) ,這樣就可以在作物生長之前用藥物除掉雜草 ,用“欲擒故縱〞的妙策 ,保證作物的順利生長。 噪聲診病 美妙、悅耳的音樂能治病 ,這已為大家所熟知。但噪聲怎么能用于診病呢？最近 ,科學家制成一種激光聽力診斷裝置 ,它由光源、噪聲發(fā)生器和電腦測試器三局部組成。使用時 ,它先由微型噪聲發(fā)生器產(chǎn)生微弱短促的噪聲 ,振動耳膜 ,然后微型電腦就

24、會根據(jù)回聲 ,把耳膜功能的數(shù)據(jù)顯示出來 ,供醫(yī)生診斷。它測試迅速 ,不會損傷耳膜 ,沒有痛感 ,特別適合兒童使用。此外 ,還可以用噪聲測溫法來探測人體的病灶。 有源消聲 通常所采用的三種降噪措施 ,即在聲源處降噪、在傳播過程中降噪及在人耳處降噪 ,都是消極被動的。為了積極主動地消除噪聲 ,人們創(chuàng)造了“有源消聲〞這一技術。它的原理是：所有的聲音都由一定的頻譜組成 ,如果可以找到一種聲音 ,其頻譜與所要消除的噪聲完全一樣 ,只是相位剛好相反〔相差180°〕 ,就可以將這噪聲完全抵消掉。關鍵就在于如何得到那抵消噪聲的聲音。實際采用的方法是：從噪聲源本身著手 ,設法通過電子線路將原噪聲的相位倒

25、過來。由此看來 ,有源消聲這一技術實際上是“以毒攻毒〞。 12. 人是怎樣看見物體的？ 古人很早就思考過這個問題 ,提出過一些猜想。有人認為是眼睛發(fā)出光線 ,這些光線碰上物體 ,人才看見那些物體。還有人認為眼睛發(fā)出觸須那樣的東西 ,通過觸摸而看到物體。這些看法都是錯誤的 ,但它說明人的認識是不斷進步的。 公元11世紀 ,阿拉伯科學家伊本?海塞本糾正了上述看法。他認為光線是從火焰或太陽發(fā)出 ,射到物體上 ,被物體反射后進入人眼 ,人因此而看到物體。 現(xiàn)在我們知道 ,人眼就好似一架照相機。當發(fā)光物體發(fā)出的光或不發(fā)光物體反射的光進入眼睛 ,通過眼睛的折光局部在眼的視網(wǎng)膜上形成物體倒立的像

26、 ,然后通過神經(jīng)系統(tǒng)傳到大腦 ,產(chǎn)生視覺 ,人就看到了物體。 13. 照相用閃光燈 照相用的閃光燈利用電容器的充放電來工作。閃光燈管工作的時間很短 ,大約只有(1/1000)s ,工作電流卻很大 ,可達數(shù)百安培 ,一般小型電源難以應付。電容器可以解決這個問題。閉合閃光燈開關后 ,電源以較小的電流用較長的時間為電容器充電 ,攝影時電容器通過閃光燈管迅速放電 ,發(fā)出耀眼的白光。 閃光燈用過一次之后要過幾秒鐘才能再次閃光 ,這段時間就是電容器的充電時間。 14. 天空的顏色與大氣污染 自然界中絢麗多彩的晚霞和日出東方時的壯麗景象是任何一位藝術家都難以描繪的。但是很少有人知道 ,我們目睹的

27、大局部顏色是污染造成的。城市的落日和空氣清新的鄉(xiāng)村落日是不同的。 　　在非常潔凈、未受污染的大氣中 ,落日的顏色特點鮮明。太陽是燦爛的黃色 ,同時鄰近的天空呈現(xiàn)出橙色和黃色。當落日緩緩地消失在地平線下面時 ,天空的顏色逐漸從橙色變?yōu)樗{色。即使太陽消失以后 ,貼近地平線的云層仍會繼續(xù)反射著太陽的光輝。因為天空的藍色和云層反射的紅色太陽光融合在一起 ,所以較高天空中的薄云呈現(xiàn)出紅紫色。幾分鐘后 ,天空充滿了淡淡的藍色 ,它的顏色逐漸加深 ,向高空延展。但在一個高度工業(yè)化的區(qū)域 ,當污染物以微粒的形式懸浮在空中時 ,天空的顏色就截然不同了。圓圓的太陽呈現(xiàn)出桔紅色 ,同時天空一片暗紅。紅色明暗的不

28、同反映著污染物的厚度。有時落日以后 ,兩邊的天空出現(xiàn)兩道寬寬的顏色 ,地平線附近是暗紅色的 ,而它的上方是暗藍色。當污染格外嚴重時 ,太陽看上去就像一只暗紅色的圓盤。甚至在它到達地平線之前 ,它的顏色就會逐漸褪去。 　　為什么在潔凈的空氣中太陽呈現(xiàn)出黃色 ,同時天空呈現(xiàn)出藍色呢?在19世紀末期 ,英國物理學家瑞利在1871年首先對此作出了解釋。在地球外表的人是透過經(jīng)空氣散射的太陽光來看天空的。在潔凈的、未受污染的大氣中 ,大局部的散射是空氣中的分子(主要是氧和氮分子)引起的 ,這些分子的大小比可見光的波長要小得多。瑞利理論指出 ,散射光強和波長的四次方成反比(Ｉ∝１／λ４) ,在這種情況下

29、 ,散射主要影響波長較短的光。因為藍色位于光譜的后面 ,所以天空本身呈現(xiàn)出藍色。太陽光直接穿透空氣 ,在散射過程中它失去許多藍色 ,所以太陽本身呈現(xiàn)出燦爛的黃色。 　　根據(jù)瑞利的理論 ,當光波波長減少時 ,散射的程度急劇加強。所以光波波長最短的紫色光應該散射最強 ,靛青、藍色和綠色的光散射要少得多。那么為什么我們看見的是藍天 ,而不是紫色和靛色的天空呢?原來當散射光穿過空氣時 ,吸收使它喪失了許多能量 ,波長很短的紫光和靛光雖然在穿過空氣時 ,散射很強烈 ,但同時它們也被空氣強烈地吸收 ,陽光到達地面時 ,所剩的紫色和靛色的散射并不多。我們所目睹的天空顏色是光譜中藍色附近顏色的混合色 ,它

30、們呈現(xiàn)出來的就是蔚藍天空的顏色。 　　除了散射外 ,太陽光還被空氣中的臭氧分子和水蒸氣所吸收。因為空氣層散射和吸收的共同作用 ,最終到達地面的太陽光消耗了許多能量。正因為早晨和黃昏 ,太陽光經(jīng)過空氣的路程長 ,能量損失過多 ,所以我們可以欣賞壯麗日出和美麗的日落景色。而在白天 ,陽光在大氣中經(jīng)過的路程短 ,它的能量損失少 ,這時用肉眼直視太陽會使人頭暈目眩 ,是很危險的。 　　在太陽剛剛落山前 ,你會看到太陽圓盤的周圍有一圈燦爛的紅色光環(huán)。這個光環(huán)是太陽光被遠大于空氣分子的灰塵顆?！ǔＫ鼈兪菓腋≡诘厍蚋浇罩械摹凵涞慕Y(jié)果。這個光環(huán)看上去從太陽圓盤的中心向外延伸了大約3倍。因為光

31、環(huán)延伸的角度取決于光波波長和微粒的大小 ,所以估計折射的顆粒直徑大約為塵埃顆粒的大小。如果一陣大雨在落日前清洗了一遍空氣的話 ,在落日時通常就看不到這個光環(huán)。瑞利未能明確地解釋受污染的空氣問題。雖然他的理論指出了光的散射強度將隨著散射顆粒的增大而急劇增強 ,但它只適用于比光波波長小得多的微粒 ,對于直徑超過0.025毫米的顆?！怖缈諝夥肿印尘筒贿m用了。在當今的工業(yè)社會 ,污染物通常是懸浮的微粒 ,它們由直徑從0.01到10毫米不等的微粒組成。瑞利的理論不能解釋這種情況。后來 ,戈什塔夫·米證明了大粒子的散射取決于粒子線度與波長的比值 ,并于1908年提出了一個更為普遍的理論 ,它所覆蓋的顆粒

32、大小范圍更大。這個理論指出 ,如果空氣中有足夠大的顆粒 ,它們將決定散射的情況。米氏的散射理論可以解釋我們看見的城市天空的景象 ,顆粒越大 ,散射越多 ,同時散射的效果取決于波長。散射不僅在光譜的藍色區(qū)域強烈 ,而且在綠色到黃色局部也很強。 　　所以 ,穿過了受到很多污染的空氣層的太陽光的強度削弱了許多 ,太陽看上去更紅一些 ,它已經(jīng)失去它的藍色、黃色和綠色成分。除了散射外 ,像臭氧和水蒸汽還會額外地吸收光能。結(jié)果圓圓的太陽呈現(xiàn)出黯淡、桔紅的顏色。那么在受污染的空氣中 ,天空本身的顏色又如何呢?懸浮在空中的污染物 ,時間一久便會聚集成層 ,較大的顆粒在地面附近形成了較濃密層。當太陽光穿透這

33、些層時 ,它逐漸褪色 ,呈現(xiàn)出桔紅色。散射的光失去了大量波長較短的光波 ,結(jié)果主要是紅光得以穿透。天空呈現(xiàn)出暗紅色；因為散射的紅光要穿過空氣層中較低的、愈來愈濃密的空氣 ,所以在地球外表附近紅色越來越濃。你所看到的落日的類型主要取決于你所處的地方。在地面上 ,落日的亮度和顏色取決于季節(jié)和當?shù)孛刻斓拇髿鉅顩r。人在高處所看見的日出和日落的景色完全不同。有時日落后 ,站在平臺上的觀察者能看到貼近兩面地平線的一小局部空氣散射的陽光。 　　日出時 ,在太陽升起之前 ,散射的光便可以看見 ,而對于落日而言 ,天空的顏色取決于大氣狀況。日出之前天空中呈現(xiàn)的鮮艷的顏色 ,例如橙黃色、紫色和深藍色 ,說明東

34、面的大氣相對而言沒受污染。一旦太陽升起來 ,大局部天空變成了藍色 ,只有在貼近地面的局部呈現(xiàn)出一段狹窄的橙色和黃色。 　　黃昏的天空能揭示出大氣受污染的情況。天然的“污染〞也會影響天空顏色 ,尤其是火山噴發(fā)出的大量的灰塵、熱氣體和水蒸汽進入大氣時。灰塵的顆粒和其他一些微粒最終在離地面15千米到20千米之間的地方聚集成層。這個空氣層散射太陽光的效果格外明顯 ,絢麗多彩 ,太陽呈現(xiàn)出藍色或綠色 ,尤其是在黃昏時分 ,火山噴發(fā)幾年之后還能看到這種景象。 　　這些引人入勝的景色并不能彌補污染的危害 ,無論污染是天然的還是人為的。但至少污染物顆粒通過絢麗多彩的天空顏色的微妙變化顯示了它們的存在。

35、城市日落一旦出現(xiàn)暗紅色 ,那便是對我們的警告。我們應當禁止污染物排入大氣 ,只有這樣 ,才能保證我們的子孫后代能夠繼續(xù)欣賞到明朗的天空。 15. 肥皂泡為什么總是先上升后下降 日常生活中 ,我們?？吹揭恍┬∨笥汛捣试砼?,一個個小肥皂泡從吸管中飛出 ,在陽光的照耀下 ,發(fā)出美麗的色彩。此時 ,小朋友們沉浸在歡樂和幸福之中 ,我們大人也常希望肥皂泡能飄浮于空中 ,形成一道美麗的風景。但我們常常是看到肥皂泡開始時上升 ,隨后便下降 ,這是為什么呢? 　　這個過程和現(xiàn)象 ,我們只要留心想一下 ,就會發(fā)現(xiàn) ,它其中包含著豐富的物理知識。在開始的時候 ,肥皂泡里是從嘴里吹出的熱空氣 ,肥皂膜把

36、它與外界隔開 ,形成里外兩個區(qū)域 ,里面的熱空氣溫度大于外部空氣的溫度。此時 ,肥皂泡內(nèi)氣體的密度小于外部空氣的密度 ,根據(jù)阿基米德原理可知 ,此時肥皂泡受到的浮力大于它受到的重力 ,因此它會上升。這個過程就跟熱氣球的原理是一樣的。 　　隨著上升過程的開始和時間的推移 ,肥皂泡內(nèi)、外氣體發(fā)生熱交換 ,內(nèi)部氣體溫度下降 ,因熱脹冷縮 ,肥皂泡體積逐步減小 ,它受到的外界空氣的浮力也會逐步變小 ,而其受到的重力不變 ,這樣 ,當重力大于浮力時 ,肥皂泡就會下降。 16. 關羽和張飛比力氣 話說三國時期 ,劉備、關羽、張飛“桃園三結(jié)義〞之后 ,張飛對自己排在第三位總感到不服氣。有一天 ,兄

37、弟三人飲酒聚會 ,張飛喝了不少酒 ,趁著酒勁提出要與關羽比力氣 ,想出出這口氣。 　　他提出：誰能把自己提起來 ,誰的力氣就大。說罷 ,他用雙手緊抓自己的頭發(fā) ,使勁向上提。盡管他使出了最大的力氣 ,憋得滿臉黑紫 ,甚至把頭發(fā)都拔掉了一大把 ,結(jié)果還是不能使自己離開地面。最后便氣呼呼地坐到自己的椅子上去了。 　　關羽想了一下 ,找來一根繩子 ,把繩子的一端拴在自己腰上 ,另一端跨過一個樹杈 ,雙手使勁向下拉 ,結(jié)果身體慢慢離開了地面。關羽勝了。 　　張飛為什么失敗呢？讓我們作一個受力分析 ,張飛用手向上拉自己的頭發(fā) ,手給頭發(fā)一個向上的力 ,但頭發(fā)同時也給手一個向下的反作用力 ,這兩個力

38、大小相等 ,方向相反 ,都是作用在張飛自己身上 ,所以不管誰都不能用這種方法把自己的身體提起來。關羽因為把繩子跨在樹杈上 ,通過樹杈使他的身體受到向上的力的作用 ,因此能把自己提起來。 17. 失重和宇宙開發(fā) 人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機進入軌道后 ,其中的人和物將處于失重狀態(tài)．人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機等航天器進入軌道后 ,可以認為是繞地球做圓周運動 ,做圓周運動的物體 ,速度的方向是時刻改變的 ,因而具有加速度 ,它的大小等于衛(wèi)星所在高度處重力加速度的大?。@跟在以重力加速度下降的升降機中發(fā)生的情況類似 ,航天器中的人和物都處于完全失重狀態(tài)． 你能夠想象出完全失重的條件

39、下會發(fā)生什么現(xiàn)象嗎?你設想地球上一旦重力消失 ,會發(fā)生什么現(xiàn)象 ,在宇宙飛船中就會發(fā)生什么現(xiàn)象．物體將飄在空中 ,液滴絕對呈球形 ,氣泡在液體中將不上?。詈絾T站著睡覺和躺著睡覺一樣舒服 ,走路務必小心 ,稍有不慎 ,將會“上不著天 ,下不著地〞．食物要做成塊狀或牙膏似的糊狀 ,以免食物的碎渣“漂浮〞在空中進入宇航員的眼睛、鼻孔……．你還可以繼續(xù)發(fā)揮你的想象力 ,舉出更多的現(xiàn)象來． 你還可以再想一想 ,人類能夠利用失重的條件做些什么嗎?下面舉幾個事例 ,將會幫助你思考．這里所舉的事例 ,雖然還沒有完全實現(xiàn) ,但科學家們正在努力探索 ,也許不久的將來就會實現(xiàn)． 在失重條件下 ,融化了的金

40、屬的液滴 ,形狀絕對呈球形 ,冷卻后可以成為理想的滾珠．而在地面上,用現(xiàn)代技術制成的滾珠 ,并不絕對呈球形 ,這是造成軸承磨損的重要原因之一. 玻璃纖維(一種很細的玻璃絲 ,直徑為幾十微米)是現(xiàn)代光纖通信的主要部件．在地面上 ,不可能制造很長的玻璃纖維 ,因為沒等到液態(tài)的玻璃絲凝固 ,由于它受到重力 ,將被拉成小段．而在太空的軌道上 ,將可以制造出幾百米長的玻璃纖維． 在太空的軌道上 ,可以制成一種新的泡沫材料棗泡沫金屬．在失重條件下 ,在液態(tài)的金屬中通以氣體 ,氣泡將不“上浮〞 ,也不“下沉〞 ,均勻地分布在液態(tài)金屬中 ,凝固后就成為泡沫金屬 ,這樣可以制成輕得像軟木塞似的泡沫鋼

41、,用它做機翼 ,又輕又結(jié)實. 同樣的道理 ,在失重條件下 ,混合物可以均勻地混合 ,由此可以制成地面上不能得到的特種合金． 電子工業(yè)、化學工業(yè)、核工業(yè)等部門 ,對高純度材料的需要不斷增加 ,其純度要求為“6個9〞至“8個9〞 ,即99．9999%～99．999999%．在地面上 ,冶煉金屬需在容器內(nèi)進行 ,總會有一些容器的微量元素摻入到被冶煉的金屬中．而在太空中的“懸浮冶煉〞 ,是在失重條件下進行的 ,不需要用容器 ,消除了容器對材料的污染 ,可獲得純度極高的產(chǎn)品． 在電子技術中所用的晶體 ,在地面上生長時 ,由于受重力影響 ,晶體的大小受到限制 ,而且要受到容器的污染 ,在失重

42、條件下 ,晶體的生長是均勻的 ,生長出來的晶體也要大得多．在不久的將來 ,如能在太空建立起工廠 ,生產(chǎn)出砷化鎵的純晶體 ,它要比現(xiàn)有的硅晶體優(yōu)越得多 ,將會引起電子技術的重大突破． 在太空失重的條件下 ,會生產(chǎn)出地面上難以生產(chǎn)的一系列產(chǎn)品．建立空間工廠 ,已經(jīng)不再是夢想．科學家們要在太空中做各種實驗 ,青年學生也可以提出自己的太空試驗設想 ,展開你想象的翅膀 ,為宇宙開發(fā)奉獻一份力量吧! 18. 三線插頭是不是三相插頭 為什么電風扇、洗衣機、電冰箱等家用電器 ,大多用三線插頭？這是不是三相插頭？ 　　三相電是指三根不同相的火線 ,它們每兩根線之間的電壓都是380伏。一般用于動力

43、系統(tǒng)。而家用電器一般采用單相電源供電 ,其三根線是火線、零線〔中性線〕和地線 ,火線和零線之間的電壓是220伏 ,所以這不是三相電。它的插頭和插座也不是三相插頭和插座〔而是單相三孔插座〕。多了一根地線 ,為的是保障平安〔在中性點不接地系統(tǒng)中 ,可采用保護接地；而在中性點接地系統(tǒng)中 ,那么必須采用保護接零〕。 家用電器一般有一個功率不大的電動機 ,它在運轉(zhuǎn)時經(jīng)常處于微小振動狀態(tài) ,線圈與電動機殼之間的絕緣很容易破壞而造成漏電。地線的作用是將漏電引導入地 ,從而保障平安。另外 ,線圈與電動機之間的分布電容所形成的感應電流 ,也能通過地線引導入地。 不過 ,家用電器的用電平安問題 ,有待電器行

44、業(yè)和建筑部門共同研究 ,才能徹底解決。 19. 利用發(fā)光二極管種植蔬菜 日本一家大型化學公司開發(fā)出一種利用發(fā)光二極管種植蔬菜的新技術。試驗證實：用發(fā)光二極管種出的蔬菜比露天種出的蔬菜營養(yǎng)更豐富 ,口味也更好。 據(jù)介紹 ,發(fā)光二極管的外殼以塑料制成 ,長約1厘米 ,直徑為0.6厘米～0.7厘米 ,外形如同中藥膠囊 ,由于里面裝有以半導體化合物為原料的發(fā)光體 ,故通電后即會像燈泡一樣發(fā)光。以往的“蔬菜工廠〞是為陽光缺乏地區(qū)也能種菜設立的 ,一般用日光燈代替太陽。而發(fā)光二極管顯然比日光燈甚至陽光更具優(yōu)勢 ,因為可發(fā)出紅、藍、綠、白等不同顏色的光 ,種植者只要對不同的色光作適當調(diào)整以便更高效地

45、生產(chǎn)蔬菜。如 ,紅光可使作物光合作用更為活潑 ,藍光可使蘿卜等作物根部變大。利用對不同色光照射時間的調(diào)整 ,不僅可縮短作物的生長期 ,而且可使作物個頭更大 ,從而大大提高了產(chǎn)量。此外 ,蔬菜中糖份和維生素的含量也會根據(jù)光線顏色的不同和照射時間的長短出現(xiàn)變化。如：生菜只要多照紅光 ,光合作用就會活潑起來 ,所含糖份隨之增加 ,味道也會變得較甜；而大多數(shù)蔬菜照射較長時間紅光 ,所含維生素都會增加。掌握了這一規(guī)律 ,種植者便不難對所種蔬菜的營養(yǎng)成分和口味作調(diào)整。 目前 ,發(fā)光二極管價格雖仍偏高 ,但耗電量很低 ,壽命也長〔約在5萬小時以上〕 ,故汽車剎車燈、紅綠交通燈等也紛紛開始改用發(fā)光二極管。

46、專家們預測 ,隨著發(fā)光二極管制作本錢的逐步降低 ,它必將在更多領域發(fā)揮積極作用。 20. 為什么罐裝的自動噴劑噴了一會罐身會變涼 想一想: 液體變?yōu)闅怏w而得不到外界能量補充時 ,它的溫度會怎樣？ 化裝品或殺蟲劑之類的自動噴劑 ,當噴了一會之后 ,罐身就會變涼。這類罐裝的噴劑 ,都含有產(chǎn)生壓力的物質(zhì) ,叫做二氟二氯甲烷(CCl2F2)的物質(zhì)。它也是冰箱和冷氣機的主要材料 ,商業(yè)的名稱為氟利昂(freon) ,俗稱雪種。 氟利昂在大氣壓下是一種無色無臭無毒的氣體(但會破壞大氣的臭氧層 ,增加有害紫外線的入侵) ,但壓在罐內(nèi)就變?yōu)橐后w。 當按下噴罐按鈕后 ,罐內(nèi)氣壓降低 ,氟利昂

47、就有一局部變?yōu)闅怏w ,產(chǎn)生壓力 ,把化裝品或殺蟲水噴射出來。由于液體化為氣體要吸收汽化潛熱(latentheatofvaporization) ,故筒內(nèi)液體的內(nèi)能減少 ,溫度就降低了。石油氣用久了 ,罐身溫度也會降低 ,道理和上述相同。 21. 大雪后為什么很寂靜 在冬天 ,一場大雪過后 ,人們會感到外面萬籟俱靜。這是怎么回事?難道是人為的活動減少了嗎?那么 ,為什么在雪被人踩過后 ,大自然又恢復了以前的喧囂？原來 ,剛下過的雪是新鮮蓬松的。它的外表層有許多小氣孔。當外界的聲波傳入這些小氣孔時便要發(fā)生反射。由于氣孔往往是內(nèi)部大而口徑小。所以 ,僅有少局部波的能量能通過出口反射回來 ,而大局

48、部的能那么被吸收掉了。從而導致自然界聲音的大局部能均被這個外表層吸收 ,故出現(xiàn)了萬籟俱寂的場面。 而雪被人踩過后 ,情況就大不相同了。原本新鮮蓬松的雪就會被壓實 ,從而減小了對聲波能量的吸收。所以 ,自然界便又恢復了往日的喧囂。 22. 打氣筒在使用時為什么會變熱? 想一想: 〔以打氣筒打氣 ,是一個做功的過程。氣體受到外界做功時 ,它的內(nèi)能會怎樣？〕 用打氣筒打氣入球中或單車輪胎中 ,用了一會就感到筒身發(fā)熱。這是因為打氣的動作既用力F ,又有位移s是一個手力對筒內(nèi)空氣作功(w＝Fs)的過程。 根據(jù)能量守恒定律(1awofconservationenergy) ,我們對空氣做功

49、 ,身體就會消耗一些化學能(chemicalenergy)。這些化學能就轉(zhuǎn)變?yōu)橥矁?nèi)和球內(nèi)空氣的內(nèi)能(internalenergy) ,故空氣和筒身的溫度就升高了。 柴油內(nèi)燃機就是利用這個原理 ,利用活塞把氣缸內(nèi)的空氣壓縮至高溫 ,把噴進去的柴油燃燒。 與上述相反 ,如果氣體急速膨脹 ,就等于氣體對外界作功。于是 ,它的內(nèi)能就要減少 ,溫度就會降低。 23. 多孔的凍豆腐 寒冷的冬天 ,吃上一碗熱乎乎的“凍豆腐〞 ,那真算得上是一種別具風味的美菜呢！ 　　豆腐本來是光滑細嫩的 ,冰凍以后 ,它的模樣為什么會變得象泡沫塑料呢？ 　　豆腐的內(nèi)部有無數(shù)的小孔 ,這些小孔大小不一 ,

50、有的互相連通 ,有的閉合成一個個小“容器〞 ,這些小孔里面都充滿了水分。我們知道 ,水有一種奇異的特性：在4℃時 ,它的密度最大 ,體積最??；到0℃時 ,結(jié)成了冰 ,它的體積不是縮小而是脹大了 ,比常溫時水的體積要大10%左右。當豆腐的溫度降到0℃以下時 ,里面的水分結(jié)成冰 ,原來的小孔便被冰撐大了 ,整塊豆腐就被擠壓成網(wǎng)絡形狀。等到冰融化成水從豆腐里跑掉以后 ,就留下了數(shù)不清的孔洞 ,使豆腐變得象泡沫塑料一樣。凍豆腐經(jīng)過烹調(diào) ,這些孔洞里都灌進了湯汁 ,吃起來不但富有彈性 ,而且味道也格外鮮美可口。 很早以前 ,我國人民就已經(jīng)懂得了冰凍膨脹的原理 ,并利用它來開采石頭：冬天 ,他們在巖石縫

51、里灌滿水 ,讓水結(jié)冰膨大 ,把巨大的山石撐得四分五裂 ,很快就能采到大量的石料。 近年來 ,工業(yè)生產(chǎn)上出現(xiàn)了一種巧妙的新工藝——“冰凍成型〞 ,也是冰凍膨脹原理的應用。方法是：根據(jù)零件的形狀 ,用強度很大的金屬 ,做一個凹形的陰模和一個凸形的陽模 ,把要加工的金屬板放在兩個模的中間 ,在陽模和密閉的外殼之間 ,灌滿4℃左右的水 ,然后把這個裝置冷卻到0℃以下。這時 ,由于水結(jié)冰 ,體積膨脹 ,所產(chǎn)生的巨大力量把陽模壓向陰模 ,便把金屬板壓成一定形狀的部件了。 由于水在4℃時的密度最大 ,體積最小 ,水溫低于4℃時體積反而增大 ,所以 ,在4℃時水就不再上下對流了。因此 ,到了冬季 ,寒

52、冷地區(qū)的江河湖海 ,外表上雖然結(jié)了厚厚的冰層 ,但下面水的溫度卻保持在4℃左右 ,這就給水生物創(chuàng)造了生存的環(huán)境。 冰凍也會給人們帶來危害 ,它能使水缸凍破 ,把自來水管道凍裂……因此 ,在冬季來臨的時候 ,要及時做好保暖防凍工作。 24. 閃電為什么是彎彎曲曲的 大家都知道 ,帶異性電的兩塊云接近時放出閃電 ,閃道中因高溫使空氣體積迅速膨脹、水滴汽化而發(fā)出強烈的爆炸聲 ,這就是我們常說的“閃電雷鳴〞。閃電為什么總是彎彎曲曲的呢？美國國家××局的內(nèi)澤特·賴德爾認為 ,每當暴風雨來臨 ,雨點即能獲得額外的電子。電子是帶負電的 ,這些電子會追尋地面上的正電荷。額外的電子流出云層后 ,要碰撞別

53、的電子 ,使別的電子也變成游離電子 ,因而產(chǎn)生了傳導性軌跡。傳導的軌跡會在空氣中散布著的不規(guī)那么形狀的帶電離子群中間跳躍著迂回延伸 ,而一般不會是直線。所以 ,閃電的軌跡總是蜿蜒曲折的。 25.不祥的圣嬰——厄爾尼諾 “圣嬰〞的由來 　　厄爾尼諾是西班牙語 ,意為“圣嬰〞 ,即上帝之子。厄爾尼諾現(xiàn)象是指赤道中東太平洋每隔幾年發(fā)生的一次大規(guī)模海水溫度異常增高現(xiàn)象。 　　“圣嬰〞的老家在南太平洋的東岸 ,即南美洲的厄瓜多爾、秘魯?shù)葒奈鞑垦睾?。著名的秘魯寒流由南向北流?jīng)這里 ,形成了世界著名的秘魯漁場 ,這里生產(chǎn)的魚類曾占世界海洋魚類總產(chǎn)量的１／５左右。但是每隔２～７年 ,秘魯漁場便發(fā)生

54、一次由于海水溫度異常升高而造成的海洋生物浩劫：魚死鳥亡 ,海獸它遷 ,漁業(yè)大幅度減產(chǎn)。這種現(xiàn)象一般在圣誕節(jié)前后或稍后一二個月出現(xiàn) ,因此秘魯人稱此為“厄爾尼諾〞 ,即“圣嬰〞。除了秘魯西海岸之外 ,厄爾尼諾現(xiàn)象還可能在美國加里福尼亞、西南非洲、西澳大利亞等地的沿海發(fā)生 ,只是影響程度比擬小一些 ,沒有引起人們的廣泛注意。 　　引起這一海洋生物災難的是秘魯寒流北部海區(qū)的一股自西向東流動的赤道逆流——厄爾尼諾暖流 ,它一般勢力較弱 ,不會產(chǎn)生什么影響。在厄爾尼諾現(xiàn)象發(fā)生的年份 ,它的活力增強 ,在受南美大陸的阻擋之后 ,就會掉頭流向南方秘魯寒流所在的地區(qū) ,使這里的海水溫度驟然上升３℃～６℃。

55、原來生活在這一海區(qū)的冷水性浮游生物和魚類由于不適應這種溫暖的環(huán)境而大量地死亡 ,以魚類作食物的海鳥、海獸因找不到食物而相繼餓死或另遷它處。災難最嚴重的幾天 ,秘魯首都利馬外港卡亞俄海面和灘地上到處是魚類、海鳥及其它海洋動物的尸骸。死亡的動物尸體腐爛產(chǎn)生硫化氫 ,致使海水變色 ,臭氣熏天 ,使泊港艦船的水下船殼變黑 ,并隨著霧氣或吹向大陸的海風潑向港口附近的建筑物和汽車 ,在它們外表也涂上了一層黑色 ,就像是有人用油漆漆過一樣。當?shù)厝吮惆堰@件厄爾尼諾的“涂鴉〞之作稱為〞卡亞俄漆匠〞。 不祥的圣嬰 　　厄爾尼諾現(xiàn)象發(fā)生時 ,由于海溫的異常增高 ,導致海洋上空大氣層氣溫升高 ,破壞了大氣環(huán)流

56、原來正常的熱量、水汽等分布的動態(tài)平衡。這一海氣變化往往伴隨著出現(xiàn)全球范圍的災害性天氣：該冷不冷、該熱不熱 ,該天晴的地方洪澇成災 ,該下雨的地方卻烈日炎炎焦土遍地。一般來說 ,當厄爾尼諾現(xiàn)象出現(xiàn)時 ,赤道太平洋中東部地區(qū)降雨量會大大增加 ,造成洪澇災害 ,而澳大利亞和印度尼西亞等太平洋西部地區(qū)那么干旱無雨。 　　據(jù)不完全統(tǒng)計 ,本世紀以來出現(xiàn)的厄爾尼諾現(xiàn)象已有１７次〔包括最新一輪１９９７～１９９８年的厄爾尼諾現(xiàn)象〕。發(fā)生的季節(jié)并不固定 ,持續(xù)時間短的為半年 ,長的一兩年。強度也不一樣 ,１９８２～１９８３年那次較強 ,持續(xù)時間長達兩年之久 ,使得災害頻發(fā) ,造成大約１５００人死亡和至少１０

57、０億美元的財產(chǎn)損失。 　　同前幾次一樣 ,新一輪的厄爾尼諾現(xiàn)象也影響到了中國。最明顯的表現(xiàn)是它能使來自東南部海洋上的夏季風強度減弱 ,造成夏季降雨帶的位置偏南 ,出現(xiàn)南方暴雨成災、北方旱象嚴重的異?，F(xiàn)象。６～８月期間 ,北方大局部地區(qū)都出現(xiàn)異常高溫 ,首都北京這一時期天氣悶熱異常 ,使得空調(diào)器的銷售出現(xiàn)空前興旺的景象。我國往年夏季高溫所在地區(qū)長江中下游一帶 ,重慶、武漢、南昌、南京四大“火爐〞卻有兩個“熄火〞。地處北方的山東等省份因持續(xù)高溫 ,出現(xiàn)了罕見的旱災 ,黃河山東利津水文站斷流達２２２天 ,嚴重影響了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民的生活。與此同時 ,南方許多地區(qū)的雨量大大高于往年。據(jù)報道 ,澳門

58、１９９７年全年前８個月的降雨量超過了過去４０年的年平均降雨量；香港的降雨量也打破了有史以來的降水紀錄 ,“七一〞香港回歸那天 ,持續(xù)不斷的大雨自始至終伴隨著隆重的交接儀式 ,令人印象深刻。總的來看 ,在厄爾尼諾現(xiàn)象的作用下 ,全國大局部地區(qū)冬季的溫度比正常年份高 ,南澇北旱現(xiàn)象比擬明顯。 圣嬰之后有“女嬰〞 　　在深入探索厄爾尼諾與氣候變化的關系的過程中 ,科學家又發(fā)現(xiàn)了與其性格相反的拉尼娜〔ＬＡＮＩＮＡ〕現(xiàn)象。有人稱之為圣嬰的邪惡妹妹“女嬰〞 ,雖然威力不及圣嬰 ,但也會給人類造成相當傷害。拉尼娜現(xiàn)象也是每隔幾年出現(xiàn)一次 ,是東太平洋沿著赤道醞釀出的不正常低溫氣流 ,導致氣候異常。其

59、發(fā)生頻率比厄爾尼諾現(xiàn)象低 ,上一次較強的情況發(fā)生在１９８８～１９８９年間。１９８８年夏 ,北美的大干旱烤焦了從加里福尼亞到佐治亞的大片土地 ,使谷物收成減產(chǎn)了１／３。美國西部森林火災不斷 ,著名的黃石國家公園一度被大火所吞。隨后颶風又從加勒比海上空吼叫而過 ,侵害多數(shù)的中美洲國家 ,僅尼加拉瓜一國的損失就達數(shù)百萬美元 ,致使５００多人死亡 ,成千上萬的人無家可歸。 　?。保梗梗改辏翟露驙柲嶂Z現(xiàn)象才告結(jié)束 ,全球氣候尚未恢復正常 ,拉尼娜現(xiàn)象又出來為患。令不少地方分別出現(xiàn)嚴寒、冬暖、風雪、干旱和暴雨等災害。從世界范圍來看 ,拉尼娜現(xiàn)象在南部非洲引起暴風雨和洪災 ,在肯尼亞和坦桑尼亞引起干旱

60、,在菲律賓和印度尼西亞釀成洪災 ,在南美洲的南部地區(qū)那么是異常的潮濕天氣 ,與厄爾尼諾引起的現(xiàn)象正好相反。 　　引起科學家高度關注的是“圣嬰〞與“女嬰〞之間的互動關系 ,他們到現(xiàn)在才開始對這對壞“兄妹〞有了初步的了解。 扼住“厄魔〞的咽喉 　　自１９９７年以來 ,厄爾尼諾和拉尼娜現(xiàn)象把全球搞得“焦頭爛額〞?！岸驙柲嶂Z〞和“拉尼娜〞已不再是只有氣象學家和海洋學家才關注的名詞 ,不同國家、不同地區(qū)、不同職業(yè)的人們似乎都在談論這對邪惡的“兄妹〞。 　　為扼住“厄魔〞的咽喉 ,科學家在密切監(jiān)視的同時加強了對其成因的研究。 　　究竟是什么造成了厄爾尼諾現(xiàn)象呢？科學家對此一直眾說紛紜 ,

61、難有定論。 　　一般認為 ,厄爾尼諾現(xiàn)象是太平洋赤道帶大范圍內(nèi)海洋與大氣相互作用失去平衡而產(chǎn)生的一種氣候現(xiàn)象。在東南信風的作用下 ,南半球太平洋大范圍內(nèi)海水被風吹起 ,向西北方向流動 ,致使澳大利亞附近洋面比南美洲西部洋面水位高出大約５０厘米。當這種作用到達一定程度后 ,海水就會向相反方向流動 ,即由西北向東南方向流動。反方向流動的這一洋流是一股暖流 ,即厄爾尼諾暖流 ,其盡頭為南美西海岸。受其影響 ,南美西海岸的冷水區(qū)變成了暖水區(qū) ,該區(qū)域降水量也大大增加。厄爾尼諾現(xiàn)象的根本特征是：赤道太平洋中、東部海域大范圍內(nèi)海水溫度異常升高 ,海水水位上漲。 　　近年來 ,一些科學家對厄爾尼諾現(xiàn)

62、象的成因提出了不同的看法。 　　在探索厄爾尼諾現(xiàn)象形成機理的過程中 ,科學家們發(fā)現(xiàn)了這樣的巧合：２０年代到５０年代 ,是火山活動的低潮期 ,也是世界大洋厄爾尼諾現(xiàn)象次數(shù)較少、強度較弱的時期；５０年代以后 ,世界各地的火山活動進入了活潑期 ,與此同時 ,大洋上厄爾尼諾現(xiàn)象次數(shù)也相應增多 ,而且表現(xiàn)十分強烈。根據(jù)近百年的資料統(tǒng)計 ,７５％左右的厄爾尼諾現(xiàn)象是在強火山爆發(fā)后一年半到兩年間發(fā)生的。這種現(xiàn)象引起了科學家的特別關注 ,有科學家就提出 ,是海底火山爆發(fā)造成了厄爾尼諾暖流。 　　近年來更多的研究發(fā)現(xiàn) ,厄爾尼諾事件的發(fā)生與地球自轉(zhuǎn)速度變化有關 ,自５０年代以來 ,地球自轉(zhuǎn)速度破壞了過去

63、１０年尺度的平均加速度分布 ,一反常態(tài)呈４～５年的波動變化 ,一些較強的厄爾尼諾年平均發(fā)生在地球自轉(zhuǎn)速度發(fā)生重大轉(zhuǎn)折年里 ,特別是自轉(zhuǎn)變慢的年份。地轉(zhuǎn)速率短期變化與赤道東太平洋海溫變化呈反相關 ,即地轉(zhuǎn)速率短期加速時 ,赤道東太平洋海溫降低；反之 ,地轉(zhuǎn)速率短期減慢時 ,赤道東太平洋海溫升高。這說明 ,地球自轉(zhuǎn)減慢可能是形成厄爾尼諾現(xiàn)象的主要原因。 　　分析指出 ,當?shù)厍蜃晕飨驏|旋轉(zhuǎn)加速時 ,赤道帶附近自東向西流動的洋流和信風加強 ,把太平洋洋面暖水吹向西太平洋 ,東太平洋深層冷水勢必上翻補充 ,海面溫度自然下降而形成拉尼娜現(xiàn)象。當?shù)厍蜃赞D(zhuǎn)減速時 ,“剎車效應〞使赤道帶大氣和海水獲得一個向

64、東慣性力 ,赤道洋流和信風減弱 ,西太平洋暖水向東流動 ,東太平洋冷水上翻受阻 ,因暖水堆積而發(fā)生海水增溫、海面抬高的厄爾尼諾現(xiàn)象。 　　這樣 ,根據(jù)地球自轉(zhuǎn)與熱帶海洋、大氣相互作用的理論機理 ,就可以對厄爾尼諾現(xiàn)象進行預測。中國科學院上海天文臺鄭大偉課題組曾在８０年代末 ,用該理論機理首次在國際上分析預測到１９９０年～１９９１年較強的厄爾尼諾事件 ,受到國際同行的關注和肯定。近年來 ,葉叔華院士領銜的國家攀登工程“現(xiàn)代地殼運動和地球動力學〞課題組 ,又成功地預測了１９９３年、１９９４年～１９９５年厄爾尼諾事件的發(fā)生。１９９６年下半年召開的一次全國學術會議上 ,又在國內(nèi)天文學界率先報告了１

65、９９７年將會出現(xiàn)新的厄爾尼諾事件的預測研究結(jié)果。而后 ,還利用衛(wèi)星海洋測高技術 ,成功地監(jiān)測到１９９７年厄爾尼諾事件的形成和開展過程。 　　歷史記錄顯示 ,自１９４９年至１９９０年的４０余年間共發(fā)生１０次厄爾尼諾現(xiàn)象 ,平均３．５年一次 ,而９０年代以來的最近幾年里竟出現(xiàn)了４次〔１９９１年～１９９２年、１９９３年、１９９４年～１９９５年、１９９７年～１９９８年〕 ,實屬歷史罕見。而且 ,９０年代以來太平洋海溫長期持續(xù)偏高 ,時起時伏的厄爾尼諾現(xiàn)象伴隨著全球氣溫持續(xù)異常 ,自然災害特別是氣候巨災頻發(fā)。這說明 ,近年來厄爾尼諾現(xiàn)象的發(fā)生有加快、加劇的趨勢。是誰在助長“圣嬰〞、“女嬰〞作惡？

66、 　　人們已經(jīng)認識到 ,除了地震和火山爆發(fā)等人類無法阻止的純粹自然災害之外 ,許多災害的發(fā)生多多少少同人類的活動有關。“天災八九是人禍〞這個道理已被越來越多的人所認識。那么肆虐全球的厄爾尼諾現(xiàn)象是否也受到人類活動的影響呢？近些年厄爾尼諾現(xiàn)象頻頻發(fā)生、程度加劇 ,是否也同人類生存環(huán)境的日益惡化有一定關系？有科學家從厄爾尼諾發(fā)生的周期逐漸縮短這一點推斷 ,厄爾尼諾的猖獗同地球溫室效應加劇引起的全球變暖有關 ,是人類用自己的雙手 ,助長了“圣嬰〞作惡。當然 ,要證明全球變暖對厄爾尼諾現(xiàn)象是否起了作用還需大量科學佐證。但厄爾尼諾現(xiàn)象頻繁發(fā)生的結(jié)果 ,也可能產(chǎn)生一個更溫暖的世界 ,這樣 ,是厄爾尼諾現(xiàn)象引起全球變暖 ,還是全球變暖加快厄爾尼諾現(xiàn)象的發(fā)生 ,就陷入了一個先有雞還是先有蛋的怪圈。 　　人類最終徹底走出“厄爾尼諾〞怪圈 ,也許就取決于人類自己對自然的態(tài)度。１９９８年２月３日至５日 ,來自世界各國的１００多名氣象專家聚集曼谷 ,研討對付“厄爾尼諾〞的良策?？茖W家們認為 ,在預測厄爾尼諾現(xiàn)象方面 ,人類已取得了長足的進步。不少因“厄爾尼諾〞造成的災害得到了較為準確和及時的預測 ,使人類