When the wind blows spirally and with great violence， sweeping everything before it， it is called a tornado. This is popularly known as a cyclone， but， properly speaking， a cyclone is a very large circular storm. Real cyclones usually do no damage.
All these storms have a marked effect upon the weather， the changes of which are forecast by the weather bureau. The general weather conditions of a place determine its climate. The climate of any place has a great effect upon plants， animals and man.
QUESTIONS
What are the characteristics and principal uses of the three most abundant gases in the atmosphere？
How can it be shown that air has weight and exerts pressure？ What effect has heat upon the weight and volume of air？ What effect has pressure upon the weight and volume of air？
How do the two kinds of barometer ordinarily used differ in construction？ Where have you ever observed the effects of adiabatic heating？
What experiences have you ever had which show that hot air will hold more moisture than cold air？
How are the light and heat rays from the sun affected by the atmosphere？ Name and explain the chief causes that affect the temperature of a place. What is the cause of wind and how is its velocity measured？
How are the winds influenced by the earth"s rotation？
In going from Boston to Cape Horn through what wind belts would a sailing vessel pass and how would her progress be affected by the winds in these belts？ What weather conditions would she probably encounter？
At what season of the year would a steam vessel equipped with sails make the best time to India by way of the Suez canal？ Why？
Upon what does the rainfall of a place largely depend？ How is the rainfall of the United States distributed？
What is the relation between lightning and electricity？ What is thunder？ With what electrical devices are you familiar？
What are the principal differences between a tornado and a cyclone？ What are the chief effects of climate upon plants and animals？
State the climatic conditions which are best for man"s development.
【中文阅读】
50.大气层的起源--据推断，地球最早形成之时处于极端高温的状态， 然后慢慢冷却。在其初期，物质还没有完全化合成液态和固态，或者也有可能 许多炽热气体需要较低的温度才能化合在一起形成其他物质，因此便在内部的 固态核心周围留下了一个气态物质层。这一气态圈层所包含的物质就是我们今天所讲的大气层。这其中有一些气体有明显的化学惰性，并不与其他物质发生 化合反应。其他的气体则形成了种类繁多的化合物，但由于它们数量巨大，故 也并没有因发生这类化学反应而消耗殆尽。
51.空气的成分
实验57：（由老师操作完成）在一个小软木塞上旋出一个小孔洞，将整个 软木塞表面用熟石膏敷裹一遍，干定后让它浮在一盆水中，小孔洞朝上。在小 孔洞中放置豌豆大小的一小片磷，小心地将它点燃。（操作时必须特别小心， 因为磷的燃点很低，但燃烧起来却十分激烈，因此磷块必须切割开，且必须在 水中操作）磷被点燃之后，在软木塞上罩一个广口瓶，让瓶口轻轻保持在水面以下。 一会儿会发现水将慢慢升进瓶中，磷也会停止燃烧，瓶中会形成白烟，然后又 慢慢消失。最终瓶子里会剩下透明的气体，但这不是空气，因为如果是的话， 磷便会继续燃烧。要不是这一特性，瓶中的气体和空气还真不好区分。
瓶中剩下的气体大致占到四分之三多一点的空间，这说明空气中有四分之 三多一点的气体成分是不支持物体燃烧的，这种气体叫做氮气。由于空气无色 透明，因此除了氮气以外的其他成分的气体也必然是无色透明的。其中最重要 的一种便是氧气。实验中的磷片就是与它混合后才产生了白烟，这种白烟可溶 解在水中，因此瓶中便只剩下了氮气。
实验做完之后，必须小心处置软木塞上没有燃完的磷，务必将其放在不能 燃烧的环境中。
空气看起来似乎只是一种非常简单的气体，且人们也就是一直这么认为 的。直到18世纪晚期，才发现空气是由几种不同的气体组成的。其中有一种便 是氧气，它支持燃烧；还有一种是氮气，它既不能燃烧也不能支持其他物体燃 烧。化学家们研究发现，空气中氧气和氮气所占的比例大致为一比四。
另一种较重的无色气体叫做二氧化碳，大约占到空气总量的万分之三。除 此之外，空气中还有其他几种含量极其稀少的气体，但其重要性不大，我们也 就不在此细说了。除了气体，空气中还含有其他物质，比如水蒸气、粉尘颗粒 以及细菌微生物等等。
实验58：到化学实验室取4瓶氧气。如果没有这个条件的话，可以取指头 大小的一块过氧化钠，放入一个集气试管中，瓶塞上插入一只医用滴管，将集 气导管与一个倒置于集气水槽隔板上装满水的集气瓶相连，缓慢地向试管中的过氧化钠上面滴水，这样便可收集到数瓶氧气。还可以通过在试管中加热二氧 化锰和氯化钾的混合物来收集氧气，二氧化锰与氯化钾的比例为一比二，同样 通过集气水槽装置收集。从外观上看，氧气与空气有区别吗？它有气味吗？在 一瓶氧气中放入一根末端有火星的小木条，会看见木条进入瓶中后立即燃起了 火焰，而如果将它放入一瓶空气中，会发生同样的现象吗？
拿一根点燃的火柴放在另一瓶氧气的瓶口，瓶中的气体会自己像发光气体 那样燃烧起来吗？如果空气中的氧气含量发生变化，它将对燃烧现象带来极大 影响。在一段金属丝末端粘少许硫磺，点燃后插入氧气瓶中，硫磺会很强烈地 燃烧吗？金属丝呢，也会燃烧吗？
对动物而言，氧气是空气中最重要的气体，没有氧气，动物便不能生存。 它们的呼吸离不了氧气，无时无刻不在吸入氧气，然后呼出二氧化碳。它们所 有的热量与能量，都来自于碳氧结合生成二氧化碳的过程中所释放的能量。植 物，也是需要氧气的。
植物对二氧化碳的依赖，就像动物对氧气的依赖一样。几乎所有植物都是 由碳元素构成，而这些碳元素就是从二氧化碳中得来的。植物的生长发育，就 是依赖于分解二氧化碳所获取的能量，在这个过程中，阳光会起到重要作用， 分解后的碳元素便也就植入了植物体的自身结构当中。这之后，植物又会把氧 气排放到空气中，让动植物再一次利用。
实验59：到化学实验室取几瓶二氧化碳，或者也可以通过向装有石灰石的 瓶子里注入稀盐酸，然后用集气装置收集。从外观上看，它与空气有区别吗？ 取一瓶二氧化碳在水中倒置一段时间，然后闻一闻，会发现它没有气味。将一 根点燃的火柴投入装有二氧化碳的瓶中，会发生什么现象？瓶中的气体会燃烧 吗，或者会支持燃烧吗？在一支燃烧的蜡烛上面慢慢倾倒一瓶二氧化碳气体， 蜡烛会慢慢熄灭。当瓶子倾斜的时候，瓶中的二氧化碳气体会倾倒出来，这说 明它比空气更重。如果空气中的二氧化碳含量大幅增高，将会对物体的燃烧产 生什么影响？
动物在二氧化碳气体中会窒息而死。煤矿工人对窒息性气体都很熟悉，因 为他们都有逃离瓦斯爆炸的经历，那些气体是可以导致人窒息的。这在一些很 少的特殊地区也有发生，比如那不勒斯附近的犬穴，以及黄石国家公园里的死 亡之谷，动物经过此地时，大量的窒息性气体对它们非常致命。
尽管如此，空气中氮气、氧气、二氧化碳三者之间的比例在整个地球表面几乎都是一样的，只在一些极个别的地方，由于特殊原因，排放的二氧化碳由 于没有接触流动的空气而逐渐积累，便会导致二氧化碳过量。人和动物的呼吸 都会产生二氧化碳气体，因此我们所在的房间应该保持良好的通风。
氮气对氧气有稀释作用，而这，恰恰也是必不可少的。如果氧气没被氮气 稀释的话，动物同样不能生存，而且一旦有火焰燃烧，它就差不多会像火焰烧 毁木头那样，一发不可收拾地将钢铁都化为灰烬。前面我们也提到过，某些细 菌也会利用空气中的氮气，生成植物所需要的氮氧化合物，以作为植物生长发 育的养分。
动物和植物也都需要水蒸气。因为要是没有以这种形态而存在的水分，也 就不会有雨露霜雪，而如果没有雨水，生命同样也不会存在。这样看来，大自 然的空气为动植物准备了氧气和水蒸气，为植物准备了二氧化碳，又让氮气稀 释了氧气，正是这一伟大的好生之德，让生命得以孕育。
52.空气的重量
实验60：取一个容积为5品脱的瓶子，用橡胶塞塞紧瓶口，然后通过瓶塞 插入一根玻璃管，玻璃管的外端紧密连接一根厚壁橡胶管，橡胶管的另一端 接一个抽气泵。在橡胶管上安一个螺旋夹，并让整个装置的所有接口都保持密 闭不漏气。现在先称量整个装置的重量，然后用抽气泵开始对瓶子抽气，当所 有空气抽尽以后，紧紧地关闭螺旋夹，再次对装置进行称量。然后再松开螺旋 夹，让空气又回流到瓶中，这时装置的总重量应该与最初的重量是一致的。或 者简单一点的话，也可以称量一只白炽灯灯管，然后用一支吹风管在上面刺出 一个小孔，让内外空气流通，再次进行称量，结果与刚才一样吗？
通过刚才的实验，我们知道空气也有重量。但用这些装置，要想精确测量 抽取空气的重量，或者测定一定体积空气的重量，都是不可能的。通过真正精 确的称量，我们发现，在正常情况下，零海拔地区一升的空气，重量为1.2克， 12立方英尺的空气重量大致就有1磅重。而在很高的高空，空气即使很轻，但 由于它巨大的体积，它的重量依然不可小觑。
现在我们已经发现空气有重量，自然也能明白为什么热气球之类的较轻的 物体也可以像木棍浮在水上一样，飘浮在空气中。空气的重量与压力和温度有 很大关系，后面我们还会细讲。
53.空气的受热膨胀--空气受热后会膨胀得非常显著，我们在实验17中 已经见识过了。研究发现，如果将空气从水结冰的温度加热到水的沸点温度，其体积会膨胀4/11。空气膨胀的力量也极其强大，因此在一些房屋建筑物着火 时，要是没有空气逃逸的通路，墙面和屋顶就会被受热空气的巨大膨胀力量炸 开撕裂，并对救火人员造成严重伤害。空气受热膨胀的现象也可以从玩具气球 的一些现象上看出来，当它从寒冷的屋外进入到温暖的房间里面后，气球表面 会立刻绷紧，整个气球也立刻膨胀得胀鼓鼓的。
54.冷热变化对空气重量的影响
实验61：取两只同样的烧瓶，挂在杠杆秤两端并处于平衡状态，尽量保持 两个烧瓶都瓶口朝上垂直悬挂。用一架本生煤气灯对一只烧瓶加热，让受热空 气能膨胀上升并慢慢通过瓶口逸出，注意不要让热空气向下逸出。会发生什么 现象？
