霜的形成与消失
在寒冷季节的清晨,草叶上、土块上常常会覆盖着一层霜的结晶。它们在初升起的阳光照耀下闪闪发光,待太阳升高后就融化了。人们常常把这种现象叫“下霜”。翻翻日历,每年10月下旬,总有“霜降”这个节气。我们看到过降雪,也看到过降雨,可是谁也没有看到过降霜。其实,霜不是从天空降下来的,而是在近地面层的空气里形成的。
白色的冰晶——霜
霜是一种白色的冰晶,多形成于夜间。少数情况下,在日落以前太阳斜照的时候也能开始形成。通常,日出后不久霜就融化了。但是在天气严寒的时候或者在背阴的地方,霜也能终日不消。
霜本身对植物既没有害处,也没有益处。通常人们所说的“霜害”,实际上是在形成霜的同时产生的“冻害”。
霜的形成不仅和当时的天气条件有关,而且与所附着的物体的属性也有关。当物体表面的温度很低,而物体表面附近的空气温度却比较高,那么在空气和物体表面之间有一个温度差。如果物体表面与空气之间的温度差主要是由物体表面辐射冷却造成的,则在较暖的空气和较冷的物体表面相接触时空气就会冷却,达到水汽过饱和的时候多余的水汽就会析出。如果温度在0℃以下,则多余的水汽就在物体表面上凝华为冰晶,这就是霜。因此,霜总是在有利于物体表面辐射冷却的天气条件下形成。另外,云对地面物体夜间的辐射冷却是有妨碍的,天空有云不利于霜的形成。因此,霜大都出现在晴朗的夜晚,也就是地面辐射冷却强烈的时候。
此外,风对于霜的形成也有影响。有微风的时候,空气缓慢地流过冷物体表面,不断地供应着水汽,有利于霜的形成。但是,风大的时候,由于空气流动得很快,接触冷物体表面的时间太短,同时风大的时候,上下层的空气容易互相混合,不利于温度降低,从而也会妨碍霜的形成。大致说来,当风速达到3级或3级以上时,霜就不容易形成了。
霜的形成,不仅和上述天气条件有关,而且和地面物体的属性有关。霜是在辐射冷却的物体表面上形成的,所以物体表面越容易辐射散热并迅速冷却,在它上面就越容易形成霜。同类物体,在同样条件下,假如质量相同,其内部含有的热量也就相同。如果夜间它们同时辐射散热,那么,在同一时间内表面积较大的物体散热较多,冷却得较快,在它上面就更容易有霜形成。这就是说,一种物体,如果与其质量相比,表面积相对大的,那么,在它上面就容易形成霜。草叶很轻,表面积却较大,所以草叶上就容易形成霜。另外,物体表面粗糙的,要比表面光滑的更有利于辐射散热,所以,在表面粗糙的物体上更容易形成霜,如土块。
霜的消失有2种方式:①升华为水汽,②融化成水。最常见的是日出以后因温度升高而融化消失。霜所融化的水,对农作物有一定好处。
霜的出现,说明当地夜间天气晴朗并寒冷,大气稳定,地面辐射降温强烈。这种情况一般出现于有冷气团控制的时候,所以往往会维持几天好天气。我国民间有“霜重见晴天”的谚语,道理就在这里。
地面凝结的露水
夏秋的清晨,我们常可在一些草叶上看到一颗颗亮晶晶的小水珠,这就是露。古时候,人们以为露水是从别的星球上掉下来的宝水,所以许多民间医生及炼丹家都注意收集露水,用它来医治百病及炼就“长生不老丹”。其实,露水不是从天上降下来的,而是在地面上形成的。
地面凝结形成的露水露水的成因可以从吃冰镇饮料时得到证明。当我们把冷饮倒进杯子里时,杯子外面马上会出现一层薄薄的水珠。这是因为杯子外面的热空气碰到杯壁时冷却而达到饱和,于是一部分水汽就在杯子外面凝结成小水珠。在晴朗无云、微风飘拂的夜晚,由于地面的花草、石头等物体散热比空气快,温度比空气低,当较热的空气碰到地面这些温度较低的物体时,便会发生饱和而凝结成小水珠滞留在这些物体上面,这就是我们看到的露水。如果夜间有微风,那么,它们会把那些由于发生了水汽凝结而变得较干燥的空气吹走,使湿热空气不断补充进来,从而产生较大的露珠。
露水对农作物生长很有利。因为在炎热的夏天,白天作物的光合作用很强,会蒸发掉大量的水分,发生轻度的枯萎。到了夜间。由于露水的供应,又使作物恢复了生机。此外,作物在潮湿的空气里有利于对已积累的有机物的转化和运输。