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现代实验方法的应用

时间:2019-06-20    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

现代实验方法的应用


有一种现象不知道大家注意到没有:当我们面对一块玻璃或镜子呵热气

时,玻璃、镜子表面会变得模糊不清;当我们打开冰箱时,有时会发现冰冻

的食物上带有冰屑。这是怎么回事?好多人会迫不及待地解释:这是空气中

的水汽凝成了水滴,或者水滴结成了冰。没错,看来,只要有条件,我们自

己也可以模拟地制造雨水和冰雪。科学家们也正在沿着这条路日夜兼程。云

室,一种对云进行实验模拟研究的主要设备,就是证明。

云室,它是用来模拟自然云的各种现象的。譬如,云滴是如何增长的、

冰晶是如何产生和发展的、云中的雷电是怎么回事,等等。云室有大有小,

小的只有几十毫升,大的可达上千立方米。它的研究对象很多,涉及到水汽

的,有扩散云室和对流云室;涉及到温度的,有冷云室(低于 0℃)、暖云

室(高于 0℃)、等温云室(温度分布均匀)、梯度云室(温度在垂直方向

不同);涉及到雾的,有混合云室和膨胀云室。

云室并不能代替真正的云,它只是一种模拟,这种模拟是有限的,但是

它可以近似地反映云的各种实际现象,有利于人们弄清它的活动规律。我国

在 1985 年就建有亚洲最大的综合性中性云室,约有 96 立方米。这个云室的

温度、湿度、气压可以进行调节,云室顶部还装有风洞。另外,我国还有一

些等温云室和小云室。等温云室可以对人工降雨的催化剂进行研究。

利用云室,科学家们取得了一些科学研究成果。日本科学家曾在一个同


心圆柱形的对流云室的实验中发现:雪晶的形状与它们形成时的温度、湿度

条件有关。如果温度在-5℃,雪晶会长成针状;在 -15℃时,雪晶会长成枝状。

因而,科学家们认为,改变云室的温度、湿度,就可以制造出不同图案的雪

晶;反过来,通过雪晶的形状,就可以判断云层的温湿度。

再比如,美国科学家们通过混合云室发现,干冰可以使云冷却冰晶化、

碘化银具有很好的成冰性能。正是从此处得到启发,气象工作者的人工降雨

催化剂首选就是干冰和碘化银。

当然,建造云室只是人工模拟的一个方面。其实,不要说短期的天气现

象可以模拟,信不信由你,气候变化也可以人工模拟呢!

气候模拟与现代大型电子计算机的出现分不开。本世纪第二次世界大战

后,由于各个国家工业飞速发展,造成“三废”(废水、废气、废渣)对环

境的严重污染,人为因素也在一定程度上造成全球的大气温度升高、气象灾

害频繁等气候变化。为了探测未来气候变化的结果,提高人们的防范意识,

一些国家的气象学家纷纷求助于大型电子电子计算机,他们把一些人为的因

子引入气候模式,然后进行人工模拟。

这种气候模拟应该说比较可信。因为一些因子的反馈作用也被考虑进去

了,这就使该模拟处于一种动态的系统中。比方说,由于温室效应作用,全

球大气温度上升;大气温度上升,海面蒸发加剧,这样云量增多,削弱了太

阳辐射,地面温度也因此相应降低,而大气主要吸取的是地面热量,所以大

气温度的剧增也受到牵制。

目前,美国国家研究理事会的平衡气候模式模拟结果引人注目。他们认

为未来气候会有以下变化:

(1)平流层温度降低(平流层指对流层以上的一个层次)。

(2)全球地面平均气温增高。

(3)全球平均降雨量增多。

(4)海冰减少。

(5)极地气候变暖,特别是在冬季。

(6)大陆气候变干燥,犹其夏季最为明显。

(7)高纬度地区降雨量增多。

(8)全球海平面上升。

这些模拟结果,与近些年来全球某些气候变化的趋势相吻合。但是一些

气象学家却抱着审慎的态度。他们认为,未来气候变化是否真正如此,还需

要实际来检验。

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