雨
雨是一種自然降水現象。大氣層中的水蒸氣凝結成小水珠,大量的小水珠形成了雲。當雲中的水珠達到一定質量以後就會下落至地表,這就是降雨。雨是地球水循環不可缺少的一部分,是大部分生態系統的水分來源,是幾乎所有的遠離河流的陸生植物補給淡水的唯一方法。
雨滴也有可能在還未到達地面時就完全蒸發,有些形況就是在當雨通過森林的林木時,雨常會被森林截流,而直接蒸發入大氣中,這種情形可以減少雨對於地表的侵蝕。在有些地表炎熱的地區(如沙漠地區)水分直接蒸發尤為常見。這樣的降雨被稱為幡狀雲。在航空例行天氣報告中,降雨情況的代號是RA。
由小水滴(小冰滴)構成的雲稱為水成雲(冰成雲)。當雲為水成雲或冰成雲時,雲能否降水,取決於能否在較短時間內形成大量足夠大的雨滴(一個雨滴約合一百萬個雲中水滴)。雲中水滴形成雨滴的途徑有兩種。或者雲中水滴自己不斷凝結變大,或者雲與雲之間互相碰撞使得雲中水滴相互結合,質量變大。當水滴的質量大到上升氣流無法將其「托住」時,水滴下降,便形成了雨。實際上,水滴僅僅靠自我凝結是很難變成足夠下降的雨滴的,主要的增長手段是通過水滴之間的相互結合。
在降雨過程中,大雨滴的速度比小雨滴的速度要快,因此可以趕上小雨滴並「吞併」它們,增大體積。當水滴不斷增大,在空氣中下降時就不再保持球形。開始下降時,雨滴底部平整,上部因表面張力而保持原來的球形。當水滴繼續增大,在空氣中下降時,除受表面張力外,還要受到周圍的空氣作用在水滴上的壓力以及因重力引起的水滴內部的靜壓力差,二者均隨水滴的增長及下降而不斷增大。在三種力的作用下,水滴變形越來越劇烈,底部向內凹陷,形成一個空腔。空腔越變越大,越變越深,上部越變越薄,最後破碎成許多大小不同的水滴。破裂的水滴又會被其它的大雨滴吞併形成新的大水滴。此外,雨滴所帶有的正負電荷也是雨滴之間衝撞結合的原因之一。
水滴在下降過程中保持不破碎的最大尺度稱為臨界尺度,常用等體積球體的半徑來表示,稱為臨界半徑或破碎半徑。在不同的氣流條件下,臨界半徑是不同的。如在均勻氣流條件下,臨界半徑為450至500μm,而在有擾動的瞬時氣流條件下,臨界半徑約為300μm。。在自然界中觀測到的臨界半徑為300至350μm,是因為大氣具有湍流的緣故。
雨在下落時可能做數次垂直運動,這是由上升氣流的強與弱有關的。如果雲層含水量少,那麼就無法形成雨,而是陰雲;如果雲層含量大,上升氣流強,導致水滴在下降過程中凝結,而凝結成的冰又被上升氣流托住而上升,如此反覆則形成雹。
雨收集可有許許多多用途,如灌溉、種植、清洗…等,目前有些地方已建設:雨水收集利用公園、雨水收集利用庭園、雨水收集利用學校、雨水收集利用公廁…等,有系統的收集雨水提供至供水系統使用。
另外創下全世界一年內最多降雨紀錄的是印度的乞拉朋齊在1861年降雨22987公釐,南極洲的平均降雨量最少,智利北部的阿塔卡馬沙漠曾經91年沒有下雨。
暴雨可以使河水暴漲,從而形成洪水、泥石流;甚至導致水土流失。暴雨形成的原因很多,但很大程度上是因為環境破壞導致的。比如「聖嬰現象」和「溫室效應」被認為是暴雨的成因。
酸雨是由於大量燃燒化石燃料或生物物質,將酸性化合物(如二氧化硫或者一些含氮的化合物,二氧化氮)排放至空氣中,造成降雨中含硫酸、硝酸等酸性物質的現象。酸雨具有很大的腐蝕性,除了會造成水體的酸化之外,酸雨並且會造成土壞中的陽離子交換系統的破壞,使土壤的肥力下降,並也會造成土壤中的生物的死亡,在水體方面,酸雨會造成水中的PH值的改變,造成水體中的較不能適應的生物的死亡,所以對於生態上會造成很大的影響。在17、18世紀「霧都」倫敦曾經長期受酸雨侵害。實際上,酸雨的形成和沒有環保重工業產生有極大的關係。另外,如果進入「核冬季」會大量的降雨。
科學家認為,地球的初期非常熾熱,正因為雨的降臨,才使地球降溫,最終導致生命的出現。因此雨也被譽為生命。肯尼基《在雨中》是薩克斯曲中膾炙人口的作品,莎士比亞曾經創作戲劇《暴風雨》。漢民族認為龍王是主管興雲布雨的神,但祈雨儀式並非統一,晴天娃娃是一種祈求止雨布偶。
在古中國,雨被認為一種很重要的自然資源,因此雨又被稱為「甘霖、甘澍」,二十四節氣中有「穀雨」一節氣。人們也可以根據雨前的變化判斷雨的來臨。有俗語:「燕子低飛麻雀叫;螞蟻搬家蛇過道;水缸穿裙山帶帽(指水蒸氣凝結在水缸上和積雨雲);就是大雨要來到。」
細雨可以使人溫馨(詩:「好雨知時節,當春乃發生」)、也可以使人感傷(詩:「清明時節雨紛紛,路上行人慾斷魂。」);豪雨令人感到絕望。在詩歌或影視中、雨可以使人產生愛戀,但並非有科學依據。美國著名電影《雨中曲》拍攝於1946年,其主題曲《Singing In The Rain》自今仍是經典的作品。
食物與水是人的兩大基本需求。在2025年,水荒將在貧窮的國家更為嚴重,這是因為人口快速的成長,像是在中東、非洲以及亞洲部分地區。在2025年,在都市地區則需要新的建設方能提供安全的飲用水與適當的消毒。這意味著與農民的衝突,因為目前農業用水佔了世界上絕大部分的用水。
一般說來,北美與歐洲等先進國家在2025年時並無迫切的水資源危機,不只是因為富有,也是因為他們的人口數並沒有那麼擁擠,因此可均分到適當的水資源。北非、中東與南非將會面臨到十分嚴重的水資源短缺,因為氣候的乾旱以及人口過量以得人均用水量十分不足。中國的南方在2025年同樣會面臨到水資源的短缺,這是因為經濟上的快速發展所造成的。
總部設在美國波士頓的企業監督組織「國際企業責任」執行長穆維指控:「嚴重威脅人類獲取水資源的原因之一是,企業用水常優先於人民日常用水。」英國廣播公司公共衛生專欄作家Bobby Ramakant指出:「人類有生存權,就有用水以維持生命的權利。」