云海多姿

王奉安

如果你乘坐飛機(jī)的話，就能有機(jī)會(huì)看到波濤起伏的萬(wàn)里云海，它覆蓋在大地之上，真的好像起伏的海浪一樣。氣象衛(wèi)星拍攝的近千千米的臺(tái)風(fēng)云系圖片中，云墻則像水流急速匯向中心的江河里的渦旋一般，那渦旋中心便是“臺(tái)風(fēng)眼”，四周云帶沿逆時(shí)針?lè)较騾R向臺(tái)風(fēng)中心。這里的渦旋不是水流渦旋，而是巨大的氣流渦旋，它們攜帶著大量水汽和凝結(jié)形成的云層匯向臺(tái)風(fēng)眼，形成上千千米的臺(tái)風(fēng)云系。

地球上的云可謂千姿百態(tài)。

風(fēng)中有朵雨做的云

那么云是怎樣形成的呢?其實(shí)，有一首歌名已經(jīng)大體說(shuō)清楚了，這首歌叫《風(fēng)中有朵雨做的云》。但是，說(shuō)云是雨做的，還不夠確切，因?yàn)樵频男纬墒莻€(gè)復(fù)雜的過(guò)程。

我們知道，地球上有許許多多的水，像地下水、地表水、雨水等，這些都屬于液態(tài)水。還有固態(tài)水，比如分布在冰原、冰川和冰山上的冰雪以及云中的冰晶、雪花、冰雹、米雪和霰等。液態(tài)水蒸發(fā)和固態(tài)水升華后成為氣態(tài)水，也就是水汽。大氣中的水汽數(shù)量是有一定限度的。在地面氣壓條件下，氣溫為30℃時(shí)，每立方米空氣中能容下30.38克水汽；氣溫為0℃時(shí)，能容下4.86克水汽；氣溫為30℃時(shí)，僅能容下0.334克水汽。如果超過(guò)這些指標(biāo)，就像人吃得太飽了一樣，空氣就“過(guò)飽和”了。空氣過(guò)飽和時(shí)，多余的水汽很容易凝結(jié)成水滴或凝華成冰晶，成云致雨。

這里需要說(shuō)明的是，在沒(méi)有雜質(zhì)的空氣中，純凈的水汽要凝結(jié)成小水滴的話，需要過(guò)飽和的水汽量達(dá)到常規(guī)值的七八倍之多才行，這可不是個(gè)小數(shù)字l這樣說(shuō)來(lái)云的形成很困難了?實(shí)際上并不困難，我們一年四季常常可以看到云。這又是為什么呢?

因?yàn)榇髿獠⒉皇羌儍舻模渲袘腋≈S多小粒子，水汽附在這些微粒上很容易形成云滴或冰晶，只要水汽飽和或過(guò)飽和就行。我們把這些小粒子叫做“核”。使水汽變成云滴的叫“凝結(jié)核”，使水汽變成冰晶的叫“冰核”。它們的大小通常不超過(guò)千分之幾毫米。大批小水滴或小冰晶成團(tuán)成片地聚集在空中。就是我們所看到的云了。

云滴的直徑有大有小，從千分之幾毫米到十分之一毫米不等。一般說(shuō)來(lái)，“層狀云”云滴小，“積狀云”云滴大。當(dāng)溫度特別低時(shí)，水汽可以直接凝華在冰核上形成冰晶，或者云滴凍結(jié)后繼續(xù)長(zhǎng)成冰晶。這種完全由冰晶組成的云叫“冰云”。冰云的高度比較高，“卷云”就屬于冰云。

通過(guò)上面的介紹，你不難知道，濕空氣團(tuán)必須有上升運(yùn)動(dòng)才能形成云。在自然界中，造成上升運(yùn)動(dòng)的原因很多，不同的上升運(yùn)動(dòng)形成的云的類(lèi)型也不一樣。當(dāng)冷暖氣團(tuán)相遇時(shí)，由于冷氣團(tuán)重，暖氣團(tuán)輕，暖氣團(tuán)就會(huì)沿著冷氣團(tuán)的界面爬升，于是產(chǎn)生了上升運(yùn)動(dòng)。這種上升運(yùn)動(dòng)比較緩慢。持續(xù)時(shí)間也比較長(zhǎng)，所以形成的是大范圍的層狀云。如果是由于局部地區(qū)受熱造成的氣團(tuán)熱力對(duì)流上升，或者由于地面氣流“輻合”造成的動(dòng)力抬升，這種過(guò)程非常快，也非常強(qiáng)烈，上升速度比氣團(tuán)快100倍以上。這種上升運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的是對(duì)流云，對(duì)流云的垂直高度可達(dá)10多千米。氣團(tuán)遇到山脈也會(huì)產(chǎn)生上升運(yùn)動(dòng)，形成對(duì)流云或波狀云、莢狀云。另外，許多不規(guī)則的擾動(dòng)也會(huì)引起氣團(tuán)抬升，形成層狀云或霧。

在不同條件下形成的不同云層，水平方向的大小差別很大。最大的水平距離可達(dá)1000～10000千米，被稱(chēng)為“全球云系”；“溫帶氣旋”的水平距離為500～3000千米：“臺(tái)風(fēng)云系”的水平距離大約為500千米：比較小的積云的水平距離在100米以下。這些大大小小的云系和單體，組成了遍布全球的復(fù)雜多變的云雨系統(tǒng)，在大氣的舞臺(tái)上扮演著重要的角色，永不停歇地展示著它們的風(fēng)姿。

“白衣蒼狗”細(xì)分辨

唐代大詩(shī)人杜甫在《可嘆》一詩(shī)中寫(xiě)道：“天上浮云如白衣，斯須變幻如蒼狗。”意思是天上的浮云變幻無(wú)常，本來(lái)像白衣裳，可是頃刻之間又變得像黑狗了。杜甫以此比喻世間萬(wàn)物的變化無(wú)常。

在自然界中，云的變化的確難以想象，用“白衣蒼狗”來(lái)形容，一點(diǎn)也不過(guò)分。地球上同一時(shí)間不同地區(qū)會(huì)出現(xiàn)形狀不同的云，有的像棉絮，有的像寶塔，有的像城墻，有的像逗點(diǎn)，有的像幕布，有的像某種物品或者像某種動(dòng)物……同一地區(qū)的云也在不停地變化。但是，萬(wàn)變不離其宗，這個(gè)“宗”就是我們給云劃分的類(lèi)型。

云是氣象觀測(cè)的重要項(xiàng)目之一，為了使全世界能統(tǒng)一觀測(cè)和使用云的資料，世界氣象組織根據(jù)云的形態(tài)、組成和性質(zhì)等，把云歸納成4族，4族又分為10屬，lO屬又分為29種。世界氣象組織還出版了國(guó)際云圖照片，給每一種云都配上了填圖符號(hào)和簡(jiǎn)寫(xiě)拉丁文名字。

4族基本上是按云的高度來(lái)劃分的。我們還可以從形狀和云的性質(zhì)上進(jìn)行分類(lèi)。

不過(guò)，云的變化是很復(fù)雜的，常常有好幾種云同時(shí)出現(xiàn)。即使是一種云，也并不是固定不變的。要想識(shí)別它們，就要養(yǎng)成“出門(mén)看天”的習(xí)慣，還可以對(duì)照彩色云圖來(lái)識(shí)別。

幾種難見(jiàn)到的云

神秘的稻草繩云。有時(shí)候，天上會(huì)出現(xiàn)一種細(xì)長(zhǎng)的像稻草繩一樣的云，日本有人認(rèn)為，這種云可以用來(lái)預(yù)報(bào)地震，所以稱(chēng)其為“地震云”。日本奈良市市長(zhǎng)健田忠三郎對(duì)地震云很有研究，在一次記者招待會(huì)上，他指著北方天空的一縷稻草繩云說(shuō)：“大家請(qǐng)看，這就是地震云。我預(yù)報(bào)，近日將有一次影響日本廣大地區(qū)的強(qiáng)烈地震。”就在第二天，靠近日本的大海里果然發(fā)生了一次7.8級(jí)的地震。這使參加記者招待會(huì)的人無(wú)不感到驚訝。

天空出現(xiàn)了地震云，地震將發(fā)生在哪里呢?對(duì)地震云已連續(xù)觀測(cè)30多年的健田市長(zhǎng)認(rèn)為：震源大體就在跟地震云相垂直的地方。中國(guó)科學(xué)院物理研究所的專(zhuān)家進(jìn)一步研究認(rèn)為：如果在一次較大的地震之前，各地普遍出現(xiàn)了地震云，兩位相隔很遠(yuǎn)的觀察者都看到這種云，他們用長(zhǎng)途電話聯(lián)系一下，各自報(bào)出觀測(cè)到的地震云的方向，畫(huà)在地圖上，那么，這兩條云的垂線的交點(diǎn)，就是將要發(fā)生地震的地方。經(jīng)中日兩國(guó)有關(guān)人員驗(yàn)證，這一結(jié)論大體是可靠的。

其實(shí)，我國(guó)對(duì)地震云早有記載。1663年《德隆縣志》上有這樣一段話：“天晴日暖，碧空晴凈，忽見(jiàn)黑云如縷，宛如長(zhǎng)蛇，久而不散，勢(shì)必地震。”我國(guó)研究地震云者也不乏其人。

地震云的高度為6000～7000米。有時(shí)出現(xiàn)在其他云層之下，有時(shí)出現(xiàn)在碧空之中。至于地震云為什么能預(yù)報(bào)地震，二者的內(nèi)在關(guān)系以及這種預(yù)報(bào)方法是否可以用到日常地震預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)工作中去，還有賴(lài)于科學(xué)家進(jìn)一步探究。

看不見(jiàn)的云——隱彤云。前蘇聯(lián)科學(xué)院西伯利亞分院大氣光學(xué)研究所的學(xué)者們?cè)谇疤K聯(lián)中亞、西伯利亞和遠(yuǎn)東地區(qū)上空發(fā)現(xiàn)一種隱形云，他們又稱(chēng)其為透明云。這在人類(lèi)大氣觀察和研究歷史上是第一次。

一天，這個(gè)研究所的學(xué)者們?cè)诔孙w機(jī)對(duì)西伯利亞和遠(yuǎn)東地區(qū)上空的大氣進(jìn)行觀測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，天空中陽(yáng)光燦爛，萬(wàn)里無(wú)云，可飛機(jī)上的云層觀測(cè)雷達(dá)屏幕上卻出現(xiàn)了清晰無(wú)誤的云層顯示。

在幾年的連續(xù)觀察和測(cè)試中，學(xué)者們也在其他地區(qū)上空多次遇到這種隱形云。1982年，學(xué)者們?cè)谖鞑麃嗭w行時(shí)遇到了一塊隱形云，經(jīng)測(cè)定，它的面積達(dá)600千米²，云層厚度為0.5千米。隱形云是怎么回事?大氣光學(xué)研究所所長(zhǎng)祖耶夫指出：隱形云由極微小的分子構(gòu)成，幾乎不反射陽(yáng)光，因此人眼看不見(jiàn)。這些微小的分子主要來(lái)自火山爆發(fā)的微粒塵埃。它們?cè)诟邭鈮旱挠绊懴拢话阍?200～3500米的空中形成。有意思的是，隱形云只在陽(yáng)光明媚的晴朗天氣才有，落日時(shí)刻最容易捕捉到它們。隱形云的長(zhǎng)度一般在40千米以?xún)?nèi)，云層厚度在1千米以?xún)?nèi)。該研究所把這種隱形云定名為“中范圍懸浮顆粒云”。這種云的有關(guān)生成機(jī)制以及對(duì)大氣的影響等，還在進(jìn)一步研究中。

飛機(jī)尾跡云。蔚藍(lán)色的天空，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)白綢一樣的云帶在空中飛舞。這云帶原來(lái)是由一架飛機(jī)“畫(huà)”出來(lái)的，叫做飛機(jī)尾跡云，這種現(xiàn)象俗稱(chēng)“飛機(jī)拉煙”。飛機(jī)尾跡云存在的時(shí)間不會(huì)太長(zhǎng)，通常很快消失，但在條件有利時(shí)，可以存在1小時(shí)以上，并能擴(kuò)展成比較大的云層。

不是所有的飛機(jī)都能制造出尾跡云，只有當(dāng)噴氣式飛機(jī)在20℃以下的氣層中飛行、空氣濕度接近或達(dá)到飽和，同時(shí)大氣比較穩(wěn)定時(shí)才能產(chǎn)生尾跡云。

尾跡云形成的原理是：當(dāng)噴氣式飛機(jī)在相當(dāng)冷且水汽含量較大的高空飛行時(shí)，飛機(jī)尾部噴出的廢氣成為人工造云的“氣溶膠催化劑”，從而使低溫高濕的空氣凝結(jié)成云帶。飛機(jī)在進(jìn)行航空表演時(shí)，會(huì)有意識(shí)地在空中繞出一個(gè)個(gè)圓圈，于是在尾部拉出一個(gè)個(gè)圓環(huán)形的尾跡云，非常好看。

通常飛機(jī)在執(zhí)行軍事任務(wù)時(shí)，為了不過(guò)早地暴露自己，就要根據(jù)天氣預(yù)報(bào)，避免進(jìn)入能形成尾跡云的云層。相反，有時(shí)人們也利用飛機(jī)尾跡云來(lái)迷惑對(duì)方，使自己迅速逃離。在北美和西歐等航空業(yè)高度發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)，尾跡云對(duì)高云云量已經(jīng)產(chǎn)生了直接影響，有的科學(xué)家認(rèn)為，大量的尾跡云將會(huì)造成一種無(wú)意識(shí)人工影響天氣的效果。

旗云。旗云，顧名思義，旗幟狀的云，在山區(qū)可以見(jiàn)到。這種云緊貼山峰，它出現(xiàn)時(shí)，好像山頂上有一面旗幟在迎風(fēng)飄揚(yáng)。旗云的形成原理是：氣流繞過(guò)孤立的山峰，往往在山的背風(fēng)坡形成強(qiáng)大的渦旋，如果當(dāng)時(shí)空中水汽充沛時(shí)，就會(huì)在渦旋上部靠近山峰的地方形成旗云。受風(fēng)的影響，云便向遠(yuǎn)處移動(dòng)，而且越往遠(yuǎn)處云帶越窄，好像一個(gè)三角形旗幟。

火山云。這種云是在火山爆發(fā)時(shí)形成的。火山爆發(fā)時(shí)釋放出巨大的能量，在火山口附近會(huì)激起強(qiáng)烈的對(duì)流活動(dòng)，于是形成火山云。當(dāng)火山云在黑夜出現(xiàn)時(shí)，雖然云的輪廓，人們看不十分清楚，但云中的閃電卻如銀蛇飛舞，蔚為壯觀。

地彤云。地形作用也能形成云，這種云被稱(chēng)為地形云。地形云一般沒(méi)有固定形狀，可以歸入各云族中去。但是，也有少數(shù)形態(tài)獨(dú)特的云不適合歸入各云族中去。比如，有一種出現(xiàn)在山巔的“波駐云”，云體潔白，形體獨(dú)特，被稱(chēng)為“天然藝術(shù)珍品”。還有一種浪濤狀的地形云，暗黑色的浪濤像大海里的浪花滾滾推進(jìn)，有人在實(shí)驗(yàn)室里模擬了這種波濤形成過(guò)程的3葉階段，這種波濤形成過(guò)程被稱(chēng)為“凱爾文一赫姆霍茲波濤形成過(guò)程”。

云是天氣的表情

自古以來(lái)，我國(guó)勞動(dòng)人民在生產(chǎn)實(shí)踐中，就積累了“出門(mén)看天氣”、“雞鳴早看天”的豐富經(jīng)驗(yàn)。所謂“看天”也可以說(shuō)主要是看“云”，或稱(chēng)為“看云識(shí)天氣”。關(guān)于云與天氣變化的記載，可以追溯到殷商時(shí)期。在河南挖掘出的殷商甲骨文中就有“東云自南，雨”的h辭。到了明清時(shí)期，出現(xiàn)了我國(guó)最早的云圖，共有132幅。每一幅云圖上都有說(shuō)明，解釋當(dāng)日、月或北斗附近有類(lèi)似圖中所繪云像時(shí)，未來(lái)將有何種天氣出現(xiàn)。

只是，“看云識(shí)天氣”不是一件容易的事，需要有一定的基本功。這是因?yàn)樵谱兓f(wàn)千：從時(shí)間方面看，一年四季天氣不同，看云識(shí)天也就有區(qū)別。從一天來(lái)看，不同的時(shí)刻，空氣里的水汽和冷卻的條件也常有差別。從空間來(lái)說(shuō)，南方與北方不同，下墊面不同，云也不同。而且，天空的云還經(jīng)常要從一地移向他地，會(huì)在這個(gè)過(guò)程中或加強(qiáng)或減弱或變厚或變薄……(文章代碼：2107)

(本文配圖見(jiàn)中插)

責(zé)任編輯趙菲