投向月球背着阳光那一面的光亮是从何而来的呢?说穿了,那正是我们的地球。说得确切点,是地球大气反射的阳光再投射到月球上造成的奇观,天文学上称它为“地照”或“灰光”。农历初五以前和廿五以后,“灰光”,更为明显。一则是因为此时月球更近“近地点”,与地球靠得最近;再则这些天里月球亮度较小,正是暗淡的“灰光”露面的好机会。
对“灰光”的观测有一定的价值,也是业余爱好者力所能及的事。首先是它的亮度平均每年变化之倍左右,其中3、5月最大,6、8月最小,估计是由大气透明度的变化所致。另外,从“灰光”的强度和成分的变化中,是否可以监测全球范围内的大气变化乃至太阳活动对大气层的影响,也是值得探索的课题。
自从阿波罗飞船登月,在月球上安置了月震仪后,科学家就在月球上安下了“眼线”。通过对月震波的分析得知,月球的外壳厚度在60~65千米之间。背向地球的那部分月壳似乎还更厚些。单看60~65千米这个数据,似乎并不说明什么,例如火星,其外壳的厚度就达100千米。但如考虑到星球本身的大小,月球外壳之厚就显而易见。下面列出一些天体的壳厚和自身半径的比值:
木卫二,5∶1563=0.0032;
地球,35∶6370=0.0055;
火星,100∶3395=0.029;月球,65∶1738=0.037。
显而易见,月球外壳的“相对厚度”雄居群星之首。对于月球特别厚的外壳,天文学家们莫衷一是。他们多半从月球的形成、演化的角度去探根索源,这又涉及到月球的“身世”问题。按照月球起源的“同源说”,它是由45亿年前围绕地球的岩石碎片吸积而成。此后2亿年,月面100千米厚范围皆为熔岩,它们冷却后即为月壳。因此,月壳就显得特厚。不过,这只是部分天文学家的意见。
为什么月有圆缺?
宋代大文学家苏轼写的一首词中有这样两句:“人有悲欢离合,月有阴晴圆缺。”可称是词中佳句。月有圆缺,谁人不知。为什么太阳没有圆缺,而月球有呢?因为太阳是自己发光,而月球却不会发光。月光是反射太阳照射到月球上的光。观察过月蚀的人都知道,月全蚀就什么光也没有了,那是因月球正好进入地球产生的阴影内。
如果是月偏蚀,则是月球的一部分进入地球的阴影内。
这就是太阳光照射月球产生月光的最好证明。除此之外,我们发现月球在农历月中总是天天发生变化。
月初是镰刀状,称之为新月;月中是圆圆的,称之为满月,或望月;而到了月末又变成船状,称之为残月。
月球模样的变化,是因为月球绕地球转动,太阳光照射到月球上的方向与我们人类观察月球的视线之间有一个夹角,这个夹角总是在不断地改变,就好像我们坐在火车上看一座山,火车不断前进,我们面前的那座山的形状也在发生变化。月球绕地球一圈就是农历一个月,也是月球变化的周期。
初一,月球被太阳光照射到的半面正好背向地球,我们就看不到了。
月半,太阳照到月球的半面正好朝着地球,所以我们就看到望月。然后又慢慢地变小,最后又看不见了。
月球就是这样周而复始地变化着。
云是怎样形成的?
天空中的云彩绚丽多姿,千变万化。地面上的积水慢慢不见了;晾着的湿衣服不久干了,水到哪里去了?原来,它们受太阳辐射后变成水蒸气发到空气中去了。到了高空,遇到冷空气便凝聚成了小水滴,然后又与大气中的尘埃、盐粒等聚集在一起,便形成了千姿百态的云。据估计,每年从海洋、陆地上蒸发到大气中去的水气,约有4.5万亿多吨之多。
组成云的小水滴很小,一般直径只有0.01~0.02毫米,最大的也只有0.2毫米。由于它们又小又轻,下降的速度很慢。在降落过程中,随时又会被上升气流抬起,或者在未降到地面前就被蒸发掉了,所以,它们便成片地飘浮在空中。
我们平时看到的云有各种色彩,有的洁白,有的透明,有的乌黑,有的呈铅灰,还有的呈红色和黄色。其实,天上的云本来都是白色的,只是因为云层的厚度不同,以及云层受阳光的照射而显出不同的颜色。
云的姿态各异,成因也不相同。一般可将它们分为积状云、层状云、波状云三大类。
积状云又叫对流云,包括淡积云、碎积云、浓积云和积雨云。它们的外形很像棉花团和高耸的山峰,是由大气对流运动形成的。淡积云、碎积云和浓积云的个体孤立分散,一般不会下雨。如果空气对流旺盛,它们便有可能进一步发展,成为成片成团的积雨云,最后产生降雨。
层状云包括卷层云、高层云和雨层云。它们像幕布一样布满天空,覆盖着几百公里甚至上千公里的地区。这类云最常见于暖湿气在冷气团上部爬升的交界面上。当暖湿空气沿山坡爬行时,也容易生成层状云。卷层云是一种乳白色云幕,高度一般都在五六千米以上,由微小的冰晶组成。高层云为浅灰色云幕,通常高度为2000~6000米,由水滴和冰晶组成。雨层云是低而均匀的云幕,水平伸展范围很广,几乎总是遮蔽整个天空。雨层云内贮藏着大量水滴,降水时常常是连续性的。
波状云包括卷积云、高积云、层积云和层云。它们的形状很像一片片鱼鳞和屋顶的瓦片,是由大气的波动运形成的。
如按云的高度来分,又可分为四大云族,即低云、中云、高云和直展云。低云多由水滴组成,云底高度一般在2500米以下;中云也多由水滴组成,云底高度一般在2500~6000米;高云多由小冰晶组成,云底高度一般在6000米以上;直展云则由水滴、过冷却水滴、冰晶混合而成,云底高度通常在2500米以下。这些直展云会产生雷阵雨,有时伴有狂风或冰雹。
雾是怎样形成的?
雾和云都是水气凝结而成,只是云的底部不接触地面,而雾却是接触地面的。因此,可以说雾就是地面上的云。当你攀登黄山、庐山、泰山时,也许都有这样的体会:有时从山下看去,山上白云缭绕,山峦隐没其中,当登上山顶后,山峦清晰可见,白云却在我们的脚下,人如同在雾里一般。
根据水平能见度的不同,雾可分为重雾、浓雾、大雾、中雾和轻雾。重雾的水平能见距离不到50米;浓雾的水平能见距离为50~200米之间;大雾的水平能见距离为200~500米之间;中雾能见距离为500~1000米之间;轻雾的能见距离在1000米以上。根据成因的不同,雾又可分为辐射雾、平流雾、蒸气雾、上坡雾、锋面雾等几种。辐射雾是地面空气因夜间辐射散热冷却达到水气过饱和状态后形成的。这种雾大多出现在晴朗、微风、近地面水汽充沛的夜间或早晨。辐射雾的出现,一般表示当天的天气晴好,因此有“十雾九晴”的说法。平流雾是由空气的水平流动造成的。当暖湿空气流经冷的地面或海面,空气的低层因接触地面或海面而冷却,使水气凝结而成雾。平流雾的出现,一般预示两三天内要下雨。锋面雾产生于冷暖气团交锋的锋面地带。我国梅雨季节常出现这种锋面雾,它也是阴雨天气的预兆。
我国雾最多的地方要数四川的峨眉山了。1953~1970年间平均雾日多达323.4天,差不多天天有雾。
雾对航海、航空和农作物都有很大影响。如海上航行一旦遇上了浓密海雾,船只可能迷失方向,甚至发生触礁、搁浅、碰撞等事故;飞机遇上大雾天气就难以起飞或降落;农作物在一直多雾阴冷的天气里,产量和质量都会受到影响。
雨是怎样形成的?
谁都知道,天上有云才能下雨,但不是所有的云都会变成雨。据研究,一个细小云滴的体积大约要增大100万倍,才能成为一颗普通大小的雨滴降落下来。
一颗云滴要长大成为能降落到地面的雨滴或雪花,必须经历两个过程:一是凝结或凝华增大过程,这种作用在云滴增大的初期起主要作用;二是云滴的碰并增大过程,这种作用在云滴增大的后期起主要作用。
在雨滴形成的初期,云滴主要依靠不断吸收云体四周的水气来使自己凝结或凝华。如果云体内的水气能源源不断得到供应和补充,使云滴表面经常处于过饱和状态,那么,这种凝结过程将会继续下去,使云滴不断增大,成为雨滴。但有时云内的水气含量有限,在同一块云里,水气往往供不应求,这样就不可能使每个云滴都增大为较大的雨滴。有些较小的云滴只好归并到较大的云滴中去。
如果云内出现水滴和冰晶共存的情况,那么,这种凝结或凝华增大过程将大大加快。当云中的云滴增大到一定程度时,由于大云滴的体积和重量不断增加,它们在下降过程中不仅能赶上那些速度较慢的小云滴,而且还会“吞并”更多的小云滴而使自己壮大起来。当大云滴越长越大,最后大到空气再也托不住它时,便从云中直落到地面,成为我们常见的雨水。这种“碰撞合并”过程同样可以在云滴上升时产生。
雨的成因多种多样,形态也各不相同,既有灰蒙蒙的毛毛雨,又有倾盆而下的雷阵雨;既有连绵不断的连阴雨,又有噼啪作响的冷蛋雨。此外,还有冻雨、酸雨、夜雨、干雨、无云雨、报时雨等等,真可谓五花八门,无奇不有。
为测定降雨量的大小,气象工作人员在地面观测场的露天放置一个直径为20厘米的金属圆筒雨量器,它一天24小时所接收到的雨量就是日降雨量,可用量杯量出。我国中央气象局规定:凡日降雨量在10毫米以下的称为小雨,10~25毫米为中雨,25~50毫米为大雨,50毫米以上称为暴雨。我国暴雨强度最大,雨量最多的地方是台湾省。1967年10月17日,台湾省的新寮地区曾发生过雨量达1672毫米的纪录,接近非洲南部留尼旺岛日降雨量1870毫米的世界纪录。
雪是怎样形成的?
雪和雨一样,都是云滴凝结而成。当云中的温度在0℃以上时,云中没有冰晶,只有小水滴,这时只会下雨。如果云中和下面空气温度都低于0℃,小水滴就凝结成冰晶、雪花,下落地面。
雪花是一种美丽的结晶体,它在飘落过程中成团地攀联在一起,就形成雪片。单个雪花的大小通常在0.05~4.6毫米之间。雪花很轻,单个的重量只有0.2~0.5克。无论雪花怎样轻小,怎样奇妙万千,它的结晶都是有规律的六角形,所以古人有“草木之花多五出,独雪花六出”的说法。
雪花的形状与它形成时的水气条件有密切关系。如果云中水气不太丰富,只有冰晶的面上达到过饱和,凝华增长成柱状或针状雪晶;如果水气稍多,冰晶边上也达到过饱和,凝华增长成为片状雪晶;如果云中水气非常丰富,冰晶的面上、边上、角上都达到过饱和,其尖角突出,得到水气最充分,凝华增长得最快,因此大部形成星状或枝状雪晶。
我们常见的雪是白色的,但有时也会出现红雪、黄雪、黑雪、绿雪,它们都是在特殊的环境和条件下形成的。例如,在那些终年冰封的永久性冰雪地带,生长着大量的含有红色素的藻类,白雪就被红藻粘染而成红雪;绿雪常见于北极、西伯利亚和阿尔卑斯山等地,它主要是由绿藻类的雪生衣藻和雪生针联藻的大量繁殖而形成的;在我国天山东段与沙漠相邻的地区,有时会出现因夹着黄色尘土而使白雪变黄的黄雪。
雪对人类有很大好处。首先是有利于农作物的生长发育。因雪的导热本领很差,土壤表面盖上一层雪被,可以减少土壤热量的外传,阻挡雪面上寒气的侵入。所以,受雪保护的庄稼可以安全越冬。积雪还能为农作物储存水分。此外,雪还能增加土壤肥力。据测定,每1升雪水里,约含氮化物7.5克。雪水渗入土壤,就等于施了一次氮肥。用雪水喂养家畜家禽、灌溉庄稼都可收到明显的效益。
降雪还有一个好处是,能使浮游在空气中的灰尘、细菌随着雪花沉落地面,有些病毒被冻死了,病原减少了。雪后,空气新鲜、清洁,对人体健康大有好处。
雪对人类有利也有害处。在三四月份的仲春季节,如突然因寒潮侵袭而下了大雪,就会造成冻害。所以农谚说:“腊雪是宝,春雪不好。”
草儿为什么会带露?
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。
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,于是一部分水气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气凝结而变得较干燥的空气吹走,使湿热空气不断进来补充,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。