夏天下冰雹的奥秘

左卷健男

《花火》杂志在线阅读 已更新至2020年6月B

上升哗啦啦,下降干巴巴

春天的天空中总是密布着霞一样的云,而夏天的天空与积雨云是绝配。古代的人看到卷积云时,会不禁感叹夏天的结束,他们可以根据云的变化断定天气或季节的轮换。

如此自由自在变幻姿态的云,究竟是如何形成的呢?

在大气中,当中心气压低于周围气压时,空气就会流向中心低气压区域,因而形成了上升气流。

包含水蒸气的空气块(气块)随着上升气流被带到上空。气压减小,气块就会膨胀。而膨胀后的气块很难从外部获得热量,只能消耗其内部的热量,温度因此下降。

于是,气块中的水蒸气就会超过水蒸气饱和量(空气中可携带水蒸气含量的最大值)而变为液态水。以空气中飘浮的尘埃等作为凝结核,液态水就会变为小水滴凝结在其周围,形成云。

当气块上升时,其内部温度会进一步下降,形成云的粒子会变为水滴和冰粒的结合体,有时甚至完全是冰粒。气温下降到0℃以后,小的冰晶开始形成。这就是冰雹。

气温在0℃~-4℃之间时,水滴和冰晶同时存在。气温在-4℃以下,就只有冰晶存在。

像这样,无数的水滴和冰晶聚集在一起的飘浮物就是我们看见的云。

形成云的云粒大小的不同决定了云的种类有所不同,但其直径都在0.002毫米~0.04毫米。当云粒相互粘连在一起时,就会形成雨滴。

夏天我们常见的积雨云就是因为剧烈的上升气流所形成的。相反,当气块下降形成下降气流时,气块会逐渐收缩,温度上升。在这样的环境下,云就会消失。

所以,因空气移动而产生的变化就是:“空气上升哗啦啦,空气下降干巴巴。”

直径30厘米的冰雹

1968年3月,印度降下了直径为30厘米的巨大冰雹。30厘米的直径,已经不能称其为“冰块”了。很多人都害怕地想,这要是掉下来砸到脑袋上,肯定必死无疑。

实际上,当时的雹灾造成了50人遇难。日本曾下过鸡蛋大小的冰雹,给农作物带来了巨大的损害。软绵绵的雪即使砸到头上也不会造成任何伤害。就算是軟雹,也仅仅是疼一下。但如果是冰雹,就会造成严重的后果。

植物被冰雹砸中,会被损害或砸死。据说在日本,每年因冰雹造成的损失有数十亿日元。

早春时,会有软雹淅淅沥沥地落下。和雪一样,软雹和冰雹都被称为“固态降水”。软雹变大后就成为冰雹。虽然二者指的都是冰块,但软雹直径只有2毫米~5毫米,冰雹直径超过5毫米,最大的冰雹直径达到30厘米。

巨大冰雹的成因

尽管冰雹和雪具有同一属性,但冰雹多出现于夏天。这是因为冰雹是在向上扩大的积雨云中形成的。积雨云,俗称雷雨云,是夏季出现的典型云。

在积雨云上部,悬浮着许多直径为1毫米的冰晶。小冰晶相互结合,逐渐就形成了大冰晶。

在云的内部,空气自下而上流动,因此小的冰晶得以飘浮,而当其增大到一定程度,就会下落。而在下落过程中,又会粘到冷的水滴,逐渐冰冻而越来越大,这时的粒子就是软雹。几乎所有软雹都是由透明的冰晶构成的。

如果此时出现非常强烈的上升气流,那么冰块就无法直接下落。因为稍一下降,就会被强烈的空气流吹回上空,随后它会在云中上下徘徊。在上下徘徊的过程中,冰雹就会粘上更多的水滴并冷冻,越变越大。最终,我们就会看到那个直径30厘米的冰雹。

如果你捡到了一颗冰雹,请试着把它分成两半,但请等冰雹下完后再出去捡,不然太危险了。

观察冰雹的切面,你会发现冰雹有透明和不透明的冰层交织在一起。因为它在空气中被吹来吹去,就形成了像年轮蛋糕一样拥有多层冰晶的结构。

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