認識*雪*嗎?
雪是水或冰在空中凝結再落下的自然現象,或指落下的雪花。雪是水在固態的一種形式。
雪只會在很冷的溫度及溫帶氣旋的影響下才會出現,因此亞熱帶地區和熱帶地區下雪的機會較微。以香港為例,現有的紀錄只有1893年1月才下過。有些溫暖地區,如台灣或熱帶非洲的平地不下雪,但該地寒冷的高山會下雪。而某些主題公園會提供人工雪給人玩。
雪花是在雲內由微小的冰晶互撞黏在一起後形成豐富多樣的形狀。沒有兩個雪花是完全相同的,但雪花仍然謹守著最初的冰晶基本的六角形對稱標準結構。透過顯微鏡可以看見雪花錯綜複雜的構造大多都是六角形的,而雪花的中心一定呈現出對稱的六角形,它之所以有這樣的形狀,是因為它要在平面上以最有效率的方式佈置,它是結晶學的研究對象之一。
天氣非常寒冷時,冰晶不易黏在一起,雪呈細粉狀的小雪珠。雪珠是雲中溫度低於攝氏零度的許多小雲滴在冰晶上互相碰撞凝結而成,仔細觀察雪珠的形狀,可以看出小雪珠是由許多細白的冰粒聚集而成的。當冷空氣逐漸向前推移,上升氣流減弱,雲中水氣直接在冰晶上凝結成較大的形態,此即我們所見到的雪花。如果溫度接近冰點,則會落下溼雪,形成較大的雪花,特別是無風的時候。大型的星形雪花直徑可達5到7公分。多數的雪花在落下地面的途中會融化成雨,只有當接近地面的空氣夠冷,才能讓雪花落到地面成雪。
大氣中的水蒸氣直接凝華或水滴直接凝固而成,就是雪。也可說是雲中的溫度過低,小水滴結成冰晶,落到地面仍然是雪花時,就是下雪了。冰融化時會吸熱,所以地面氣溫會比下雪時低。
氣候區屬中緯度至高緯度(即大約於南回歸線以南/北回歸線以北地區)的地方就會有降雪的機會,如果於低緯度地方中有些地勢高於海拔2000米的高山或高原也有同樣的機會。
海洋氣流也能間接影響該區下雪的機會率,如果在高緯度地區一帶有較多暖流支配,會減低該區下雪的機會(例如日本本州至九州一帶)。
當有能量輸入的時候,積雪會由固態轉變為其他形態。使積雪融化的能量可能來自下列途徑:輻射(太陽發出的短波輻射或者長波熱輻射)、熱傳導(當氣溫高於0℃時),或者通過落入積雪的,溫度超過0℃的雨滴。積雪的融化速度,不僅取決於所輸入的能量的多少,也取決於當時的氣溫和濕度。具體說來,空氣越乾燥,積雪融化的速度越慢,因為此時雪更容易升華——即固體不經由液體,直接轉變為氣體的過程——而升華需要較多的能量,這使得周圍的積雪被冷卻,從而減緩了融化的速度。
通過「濕球溫度」和「露點溫度」,我們可以界定積雪融化過程的三個狀態。「濕球溫度」指的是從乾濕計的濕球溫度計上讀出的溫度,該溫度始終低於大氣溫度——即使大氣相對濕度為100%的時候也不例外。而「露點溫度」指的是,空氣中所含的氣態水達到飽和,從而凝結成液態水所需要的溫度。露點溫度又總是低於濕球溫度。
當濕球溫度低於0℃的時候,積雪升華。這個過程十分緩慢,而此時積雪也保持乾燥。在相對濕度小於20%的時候,升華甚至可以在7℃的氣溫下進行。
當濕球溫度高於0℃,而露點溫度低於0℃的時候,積雪熔解。這時,固態的雪既轉化為氣態,同時又轉化為液態。
當露點溫度也高於0℃的時候,積雪會融解,也就是說,積雪只從固態轉變為液態。這時積雪融化的速度最快。
舉例來說,在相對濕度為50%的時候,當氣溫低於3.5℃時,積雪升華;當氣溫介於3.5-10℃之間時,積雪熔解;當氣溫高於10℃,則積雪融解。
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