大自然的聲音和花香,都是借助空氣這個介質(zhì)傳遞給人的聽覺和嗅覺系統(tǒng)的,因而空氣的物理屬性(例如“溫度”)對聲音和花香的傳播有一定的影響。反過來說,利用聲音和花香的傳播情況,也可對某些氣象要素進行預(yù)測。
聽聲音,測天氣
聲音是發(fā)聲體以聲波的形式所進行的能量傳播。一般來說,聲音傳播的距離大或是速度慢,能量消耗就大,倘若聲波的能量全部消耗在傳播途中或是聲波改變方向,人的耳朵就聽不到聲音了。而聲音傳播的速度與彈性介質(zhì)的種類和狀況關(guān)系極大,通常說的聲速每秒340米,其傳播介質(zhì)是15℃的標(biāo)準空氣。事實上,我們身邊的空氣是不可能“標(biāo)準”的,它的狀況與各種氣象要素的組合(也就是天氣的狀況)密不可分。
研究表明,聲音的傳播速度與溫度是成正比的,在近地層中,當(dāng)氣溫隨高度增加而降低時,聲音的傳播速度隨高度增加而減小,聲音的射線就會向上彎曲(俗稱“聲音起飛了”);反之,當(dāng)氣溫隨高度增加而升高,聲音的傳播速度就會隨高度增加而增加,聲波射線呈向下彎曲狀,給人的聽覺就是“聲音在下沉”。
在陰雨天氣的白天,空氣溫度相對較低,越靠近地面,空氣溫度越高,聲音的射線向空中彎曲,因而地面上的人就不容易聽到遠處的聲音。在天氣晴朗時的傍晚,太陽落山以后,地面熱量開始向空中輻射,使得在一定范圍內(nèi),空氣溫度隨著高度增高而上升,聲音射線向下方彎曲,聲能多半沿地面?zhèn)鞑?,能量損失小,人耳便容易聽到聲音,我國民間總結(jié)出的“火車叫得響,天氣準是好”,便是這一規(guī)律的經(jīng)驗體現(xiàn)?;鶎託庀蠊ぷ髡哌€把夏日傍晚的雷聲大小,作為天氣預(yù)報的輔助指標(biāo)。
夏秋季節(jié)的中午,地面受熱升溫,裸地最高溫度可達60℃以上,水泥、柏油路面的溫度更高,相比之下,空氣溫度就顯得較低(氣溫一般是不會超過40℃的)。所以在夏季的中午,四周環(huán)境顯得非常靜謐,是午休的好時機。而到了消暑納涼的夜晚,地面早已冷卻,空氣溫度降幅較小,聲波向下彎射,所以四周聲音聽得較清晰,尤其在地面多為泥土的鄉(xiāng)村,傳聲效果更為明朗。
聞花香,知冷暖
在花圃或公園里工作的人多有這樣的體驗:當(dāng)氣溫較高時,隨處都可聞到花的香氣,而且香氣較濃;而當(dāng)氣溫較低時,則只能在花的附近才能聞到香氣,香氣也比較淡?;ㄏ愕臐獾?,真的與氣溫有關(guān)嗎?
在大多數(shù)花卉的花瓣里,有一種油細胞,能不斷分泌出有香味的芳香油。這種芳香油易揮發(fā),擴散到空氣中的芳香油分子,刺激人的嗅覺器官產(chǎn)生芳香的感覺,這就是花香。所謂的香氣濃淡,不過是進人人的鼻孔中的芳香油分子的多少罷了。實驗證明,當(dāng)其他環(huán)境因素(如風(fēng)力、濕度、空氣懸浮物)完全相同時,芳香油分子的擴散快慢主要受氣溫的影響。氣溫越高,分子無規(guī)則運動的速率越大,擴散進行的也就越快。當(dāng)然,擴散快慢還與花卉本身分泌的芳香油分子密度(也即花卉品種)有關(guān)。
另一方面,花卉附近的地面受熱輻射后,近地層空氣很快增溫,熱空氣上升,冷空氣又來補充,循環(huán)的氣流不斷將花卉附近的芳香油分子帶走,使得附近的芳香油分子密度減小,這就進一步加快了花卉對芳香油的分泌揮發(fā),花的香味更濃,擴散得也更遠。
南宋詩人陸游在《村居書喜》中有兩句詩:“花氣襲人知驟暖,鵲聲穿樹喜新晴?!痹娙擞梦锖颥F(xiàn)象推測天氣情況,現(xiàn)在看來,也頗有些科學(xué)依據(jù)。
發(fā)明與創(chuàng)新·中學(xué)生2005年10期