神奇的人工降雨

在炎熱的夏天,烈日當頭,暑熱難耐,若再久旱無雨,無論是人還是動、植物都盼望著能夠有一場如甘露般的大雨。偶爾天上烏雲滾滾,會讓人無限激動,要下雨了!要下雨了!然而隨著一陣大風,烏雲被吹得煙消雲散,失望隨之而來,讓人非常地鬱悶,心情更加煩悶。這樣的經歷你也一定有吧!旱災,對於中國這樣的農業大國來說,是最讓老百姓揪心的自然災害之一。因此,在古時候求雨師呼風喚雨的本領就成為人們戰勝乾旱的唯一精神寄託。然而,其結果可想而知,必是勞民傷財、徒勞無功。到如今,神奇的人工降雨對緩解旱情、降低暑熱起到了很大的作用。當烏雲來臨時,隨著一陣陣的炮聲或噴氣飛機尾部冒著煙飛過之後,雨點緩緩地從天而降,讓久旱的土地汲取了甘露、讓悶熱的天氣得到緩解。那射入雲層的炮彈或飛機噴灑的是什麼東西?為什麼會有如此神奇的作用呢?

神奇的人工降雨

神奇的人工降雨

要了解人工降雨,首先我們要了解為什麼會下雨。要下雨,就必須要有云。

地面上的水受熱變成水蒸氣,上升到高空凝聚成團,當高空的溫度很低時(低於0℃),聚集的水就以微小的冰點存在,這些微小冰點的直徑只有約0。01mm,很輕,因而能夠漂浮在空中形成“雲”,這樣的雲稱為“冷雲”;若高空溫度高於0℃時,水蒸氣就以微小的水珠聚集形成“雲”,這樣的雲稱為“暖雲”。

神奇的人工降雨

在“冷雲”中,微小冰點遇到某些雜質,如一些微小的塵埃時,便可形成冰晶。這些微小的塵埃此時就充當了冰核的作用,一旦出現冰晶,水蒸氣就會在上面迅速凝結,形成雪花,許多雪花粘在一起稱為雪片,當雪片足夠大時,就從天上飄落下來,這就是降雪;若降落過程遇到大面積的雲滴,雲滴凝粘在雪片上,就形成不透明的冰球,稱為冰雹;如果雪片落到溫度高於0℃的暖區就融化為水滴,就是下雨。同樣,當“暖雲”雲層中的微小水珠遇到塵埃時,就會在塵埃上聚集,逐漸變成較大的水珠,由於重力作用,就落下來,形成雨。

神奇的人工降雨

不是所有的雲都有降水潛力,若在雲層中沒有使水蒸氣凝結成水滴的核心,那麼雲層就不能凝結成雨滴落下來。這就是為什麼有時天上烏雲密佈,就是下不了雨的原因。事實上,當雲中具有足夠多的水滴或冰粒時,就有可能發生雲水轉化,產生降雨。因此,人工降雨實現的就是使雲層產生足量的水滴或者冰粒以達到降雨的目的。怎樣才能使雲層中產生足量的水滴或者冰粒呢?人們用高炮、火箭或飛機噴灑送入雲中的物質就有這樣的本領。炮彈中裝的(或飛機噴灑的)是什麼物質呢?它為什麼能夠呼風喚雨呢?

神奇的人工降雨

化學揭秘

對於冷云云層,炮彈中裝的物質或飛機噴灑的物質常常是乾冰、碘化銀等。它們在雲層中能夠形成微小晶核,雲層中的水蒸氣就在上面凝結成冰晶,使水蒸氣在上面冷凝,當水珠增大到一定程度時,便形成雨落下。

實施人工降雨時,用火箭將溶有碘化銀的丙酮溶液(一種有機化學試劑、易燃)送入雲中,使丙酮燃燒,燃燒時使碘化銀形成煙霧,在雲中便成冰核,雲層中的水蒸氣在上面凝結成冰晶。正常情況下,1g碘化銀能夠在-10~-5℃的雲中產生1014~1015個冰晶,冰晶長大後再透過互相之間的碰撞、粘連,形成更大的粒子,隨著重量的增加而下落,繼而變成了雨(當溫度較低時形成雪)落下。

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碘化銀(AgI)是一種黃色的固體粉末,見光易分解,分解後的產物是銀(Ag)和碘單質(I2),反應式為:

碘化銀難溶於水,易溶於液氨或丙酮溶液,熔點為552℃,在660℃以上高溫條件下可氣化。AgI有兩種晶體結構:六方體和立方體。前者與冰的結構很相似,故在雲層中可以起到冰核作用。

用乾冰實施人工降雨的方法和原理:把乾冰破碎成直徑為幾釐米的小塊,將其投放在雲層中水蒸氣較多的部位,或將乾冰裝入金屬網內,置於飛機的機艙外面,當飛機穿過雲層時,由於乾冰的氣化使周圍的溫度降低到-78℃左右,雲層中的水蒸氣被迅速凝結為冰晶,溫度大約為-40℃,每克乾冰可以造成100億個小冰晶,周圍的雲霧碰到小冰晶,便以它為中心凝結成水滴,最終導致下雨。所以,噴灑乾冰能夠使雲層內迅速產生大量冰粒,繼而產生冰晶,這樣來達到降雨的目的。

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乾冰是固態的二氧化碳(CO2),在常溫和壓強為6079。8kPa下,把二氧化碳冷凝成無色的液體,再在低壓下迅速蒸發,便凝結成一塊塊壓緊的冰雪狀固體物質,其溫度是-78。5℃,在常壓下氣化時可使周圍溫度降到-78℃左右,並且不會產生液體,所以叫“乾冰”。

對於暖云云層,常常是在雲層中播撒鹽粉、尿素等吸溼性強的粒子,使雲層中的水蒸氣凝聚在一起,最終導致降雨。

人工降雨不僅僅是對農業生產和人們的生活起到重大作用,它還應用到軍事等方面。

據報道,早在越南戰爭期間,美國就利用人工降雨的技術,使越南區域性地區洪水氾濫,重要的軍事交通要道由於大雨的作用變得泥濘難行,嚴重地阻礙了糧食、彈藥的運輸,這些雨產生的效果比飛機實施轟炸的效果還顯著。

神奇的人工降雨

隨著科學技術的不斷髮展,人們不僅可以人工降雨,還能實施人工消雨。1993年5月在上海舉辦的東亞運動會期間,我國就實施了人工消雨技術。5月是南方地區多雨的季節,為了使運動會開幕式在無雨的情況下進行,派飛機在飄向上海的大氣環流的上游地區噴灑催化劑(乾冰、碘化銀等),使雨降落在上海以外的地區,保證了運動會的順利進行。在2008年8月8日北京奧運會的開幕式當天,為了保證開幕式的順利進行,也實施了人工消雨技術。