“探究式科普丛书”是一套百科全书式的科普系列读物,共100本,分为物质科学、生命科学、地球物理科学、现代科技4个系列。与其他科普类图书相比,该套丛书最大的特点是其全面性,几乎囊括了自然科学领域的各个方面,通过阅读这套丛书,可以“上知天文下知地理”;其次这套丛书的丛书名也很有特色,“探究式科普丛书”从题目上就满足了广大读者对科学技术的兴趣,注重探究性,让读者带着问题去了解科学、学习科学,从而真正让阅读融入人们对世界的认识当中,让人们通过阅读树立科学的世界观。
本书为其中一册《晶莹剔透的雪》,由林静编著。
《晶莹剔透的雪》主要介绍了雪的成因、形状、特征以及由雪引发的一系列转化与裂变,同时深入地探讨了雪灾、冰雹等自然灾害,当人们遇到这些自然灾害时应如何处理与预防。
《晶莹剔透的雪》由林静编著。
第一节 银装素裹——雪的基本知识
“洁白的雪花飞满天,大雪覆盖了我的笑脸,漫步走在这小路上,脚印留下一串串……”每当听到这悦耳的歌声,看到银装素裹的雪的世界,我们不禁要问,雪是什么?它是怎么形成的呢?
从其本质来看,雪是水的固体形态。地球上万物存在的根本,都与水的变化和运动有关。正因为如此,才有了我们今天美好的大干世界。众所周知,地球上的水是不断循环往复运动着的。海洋和地面上的水受热蒸发变成水蒸气,上升到空中,然后又随着风的运动,飘到别的地方,一旦它们遇到冷空气,便会凝结成云转而形成降水,重新回到地球表面。这种降水通常有两种存在形式:一种是液态降水,其表现为下雨;另一种是固态降水,表现为下雪或下冰雹等。大气层中,以固态形式落到地球表面上的降水,被称为大气固态降水。大气固态降水的典型代表就是雪。在我国,冬天大部分地区出现的降水,都是雪的形式。但是因为雪花降落到地面上的时候,有大有小,形状不一,以及积雪的疏密程度不同,所以,气象学上就在度量降雪等级的时候,是用雪融化后的水来计算的。
在气象学上,通常把雪按24小时内降水量分为4个等级:小雪为0.1~2.4毫米的雪,中雪为2.5~4.9毫米的雪,大雪为5.0~9.9毫米的雪,被称为暴雪的是10毫米以上(含10毫米)的雪。
然而,从降水量的角度来看,即使暴雪的量级仅仅达到雨量中的中雨量,大体地计算一下,10毫米深的积雪也只能融化1毫米的水。
在自然界中,大气固态降水的表现形式是多种多样的。除了雪花以外,还有至少三种可以造成很大危害的冰雹,以及少见的雪霰和冰粒。
大气固态降水多种多样的形态,是由于在天空中,气象条件和生长环境有很多差异。此外,大气固态降水的叫法也是名目繁多、极不统一的。于是,国际水文协会所属的国际冰雪委员会在1949年召开了一个专门性的国际会议,专门对大气固态降水进行了简明分类。这个简明分类,把大气固态降水划分为十类:雪片、星形雪花、柱状雪晶、针状雪晶、多枝状雪晶、轴状雪晶、不规则雪晶、霰、冰粒和雹。在此,把前七类统一称为雪。那么,为什么后三者不能称为雪呢?事实上,由气态的水汽变成固态的雪需要经过两个过程:一个是先把水汽变成水,然后水经过凝结变成冰晶;另一个是水汽不经过水,直接变成冰晶,这个过程叫做水的凝华。雪是由凝华形成的。
因此,可以把雪说成是天空中的水汽经过凝华而来的固态降水。
2.雪的形成
水汽要经过哪几个过程才能够形成降雪呢?只要温度达到零度以下就可以吗?答案当然是否定的。因为水汽想要结晶,成为降雪必须具备以下两个条件:
首先,水汽必须达到饱和状态。在某一个温度下空气所能包含的最大水汽量,被称为饱和水汽量。空气达到饱和时的温度,被称为露点。当饱和的空气冷却到露点以下温度的时候,在空气里许多多余的水汽就会变成水滴或冰晶。通常情况下当冰面达到饱和状态的时候,水汽含量要比水面低,所以冰晶生长所要求的水汽饱和程度比水滴要低。换句话说,,也就是水滴必须在相对湿度(相对湿度是指空气中的实际水汽压与同温度下空气的饱和水汽压的比值)不小于100%的情况下,才能增长;不过也并非绝对,有时候冰晶的相对湿度低于100%的时候,也能够增长。例如,空气温度为零下20℃时,相对湿度仅有80%,冰晶也能增长。在气温较低的时候,冰晶增长所需要的湿度也就相对要小。所以,在高空低温的环境下,冰晶要比水滴更容易产生。P2-5
科技进步是人类文明发展的原动力。回眸人类文明的每一次重大进步无不与科技的重大突破紧密相连。三次科技革命,更是使人类文明发生了彻底改变。我们不得不赞叹科技,它犹如魔法师手中的魔杖,使人类插上了想象的翅膀,将人类从头到脚都武装起来。望远镜的发明让人类视觉得到了延伸,使“千里眼”不再是神话故事中的虚拟人物;电话是人类听觉的“顺风耳”,它让即使远隔重洋的亲人也能像就在面前一样述说家长里短;汽车、飞机等交通工具是人类脚步的延伸,日行千里、日行万里不再是人类遥不可及的梦想;计算机是人脑的延伸,当人的智慧得到延伸的时候,人的创造力被无限放大;互联网技术的深入发展更是推动了人类文明的巨大进步,改变了人类的生活方式……
科技的发展不但在物质上推动着人类文明的进步,同时在人类的意识形态上也彻底改变了人们对世界的认识,不断形成新的、更加科学的世界观。哥白尼提出的日心说推翻了长期以来居于宗教统治地位的地心说,地球不再是宇宙的中心。而这仅仅是人类世界观的一个变化,诸如此类的认识变化实在太多了。
今天我们在全社会倡导建设社会主义精神文明,社会主义精神文明建设的核心内容是科学的世界观、为人民服务的人生观及集体主义的价值观。科学的世界观是最为基本的出发点。如果没有正确的科学思想来指导行为,就难免会走弯路,所以科学知识的宣传和普及是精神文明建设的最根本的环节。
英国哲学家弗兰西斯·培根曾经说过:“知识的力量不仅取决于其本身的价值大小,更取决于它是否被传播以及被传播的深度和广度。”
我们说的科普是指采用读者比较容易理解、接受和参与的方式,普及自然科学和社会科学知识,传播科学思想,弘扬科学精神,倡导科学方法,推动科学技术的应用。这对于广大读者来说,可以了解一定的科学知识,有利于树立正确的世界观、人生观和价值观。对于科技工作者和文化工作者来说,在全社会开展科普知识教育是参与建设社会主义文化的重要渠道。
我们知道,中国是一个拥有5000多年悠久历史的文明古国,虽然曾经在科技上长时间走在世界的前列,取得了许多举世瞩目的科技成果,但是由于长期的封建思想统治,广大民众的科学意识比较单薄。所以在我国民众中开展广泛的科学技术普及教育具有特别重要的意义。
科普的形式是多种多样的,譬如建科技馆、自然博物馆,举办各种科技讲座等,但是相对来说,图书出版无疑是所有科普活动中最为重要和易于实施的途径。有关科普教育和科普读物出版发行工作,多年来得到中央和地方各级党和政府部门以及相关社会团体的广泛支持。2002年6月29日,《中华人民共和国科学技术普及法》正式颁布实施,标志着我国科普事业进入法制化的轨道。为持续开展群众性、社会性科普活动,中国科协决定从2005年起,将每年9月第三周的公休日定为全国科普日。2003年以来,为支持老少边穷地区文化事业发展,由文化部、财政部共同实施送书下乡工程。2009年2月,中国科协等单位五年内在全国城乡建千所科普图书室的活动举行了启动仪式。2003年以来,由民政部、中央文明办、文化部、新闻出版总署、国家广电总局、中国作家协会联合举办的“万家社区图书室援建和万家社区读书活动”,已经援建城乡社区图书室16.2万个,援建图书5600万册,其中三分之二以上为科普图书,约3.5亿城乡居民从中受益,对广大社区居民的科技普及起到了一定作用,提升广大社区居民的科技素质。
为了帮助广大读者特别是青少年读者系统、全面、准确、深入地学习和掌握有关自然科学方面的基础知识,用科学发展观引领他们爱科学、学科学、用科学的能力,中国社会出版社按照国家确定的学生科普知识标准,编辑出版了《探究式科普丛书》。
该套丛书是一套百科全书式的科普系列读物,共100本,分为物质科学、生命科学、地球物理科学、现代科技4个系列。与其他科普类图书相比,该套丛书最大的特点是其全面性,几乎囊括了自然科学领域的各个方面,通过阅读这套丛书,可以“上知天文下知地理”;其次这套丛书的丛书名也很有特色,“探究式科普丛书”从题目上就满足了广大读者对科学技术的兴趣,注重探究性,让读者带着问题去了解科学、学习科学,从而真正让阅读融入人们对世界的认识当中,让人们通过阅读树立科学的世界观。
党的十七届六中全会通过的《中共中央关于深化文化体制改革推动社会主义文化大发展大繁荣若干重大问题的决定》,为我们描绘了一幅社会主义文化建设的宏伟蓝图。我相信这套科普图书的出版必将在一定程度上满足广大读者对科普知识的全面需求,为读者树立科学的世界观打下一定的基础。
是为序。