能否通过人工手段,在室内制造自带闪电的雷雨云

发布时间: 2022-07-29 09:01:32 来源: 励志妙语 栏目: 经典文章 点击: 87

球状闪电能不能被人工制造1.球状闪电是由含有水合离子的小水滴组成的,它通过离子反应来释放能量。在这个理论中,球状闪电是一个包含等...

能否通过人工手段,在室内制造自带闪电的雷雨云

球状闪电能不能被人工制造

1.
球状闪电是由含有水合离子的小水滴组成的,它通过离子反应来释放能量。在这个理论中,球状闪电是一个包含等离子体的电化学结构,这一结构是由温度、压力、电磁场和重力场的微妙平衡来维持的。
  2.球状闪电是由聚合体细丝缠绕而成,通过表面放电来释放能量。在该理论中,灰尘中的自然微粒,像来源于纤维素、煤烟或硅土中的微粒都能形成细丝状结构,这些细丝聚合起来就变成了一个高度充电的球体,当它表面放电时,就发出了光和热。
  3.球状闪电是由金属纳米粒子链构成,其能量释放是通过金属纳米粒子的表面氧化来进行的。在这个理论中,普通的闪电能引起像土壤或木材这样的物质释放金属蒸气,这种带电的金属蒸气浓缩成一个网状的金属纳米粒子球。
但是,人们至今尚未在实验室中制造出真正的球状闪电,虽然已模拟出了极微型又短命的球状闪电。事实上,所有的理论在球状闪电的复杂多变性面前都显得那么单薄。一个真正的球状闪电理论应说明所有的现象,包括没有雷暴的情况和球状闪电持续很长时间及球状闪电大如房屋的情形。而要说清这一切,需要更强大的理论。

人工降雨和人工消雨的原理和进行措施

人工降雨
开放分类: 技术、科学、科学技术、天气、人工降雨
人工降雨(rain making)
1、如何人工降雨
把天上的水实实在在地降到地面上来,不让它白白跑过去,这就是人工降雨,但更为科学的称谓是人工增雨,有空中、地面作业两种方法。

空中作业是用飞机云中播撒催化剂。地面作业是利用高炮、火箭从地面上发射。炮弹在云中爆炸,把炮弹中的碘化银燃成烟剂撒在云中。火箭在到达云中高度以后,碘化银剂开始点燃,随着火箭的飞行,沿途拉烟播撒。飞机作业一般选择稳定性天气,才能确保安全。一般高炮、火箭作业较为广泛。

碘化银在人工降雨中所起的作用在气象学上称作冷云催化。碘化银只要受热后就会在空气中形成极多极细(只有头发直径的百分之一到千分之一)的碘化银粒子。1g碘化银可以形成几十万亿个微粒。这些微粒会随气流运动进入云中,在冷云中产生几万亿到上百亿个冰晶。因此,用碘化银催化降雨不需飞机,设备简单、用 量很少,费用低廉,可以大面积推广。 除了人工降水(雨、雪)外,碘化银还可以用于人工消云雾、消闪电、削弱台 风、抑制冰雹等。
2、人工降雨的条件
人工降雨是要有充分的条件的。一般自然降水的产生,不仅需要一定的宏观天气条件,还需要满足云中的微物理条件,比如:0℃以上的暖云中要有大水滴;0℃以下的冷云中要有冰晶,没有这个条件,天气形势再好,云层条件再好,也不会下雨。然而,在自然的情况下,这种微物理条件有时就不具备;有时虽然具备但又不够充分。前者根本不会产生降水;后者则降雨很少。此时,如果人工向云中播撒人工冰核,使云中产生凝结或凝华的冰水转化过程,再借助水滴的自然碰并过程,就能使降雨产生或使雨量加大。催化剂在云中起的作用,打个不太确切的比方说,就好像是盐卤点豆腐,使本来不会产生的降水得以产生,已经产生的降水强度增大。

人工消雨是通过在降水云团的上游地区采用大范围、大规模的人工增雨作业,使天气系统的能量加速扩散,同时使得空中水滴提前快速形成,并且提前降落地面。这种方式可以使一些降水提前降落,从而保证了预定的好天气。

形成降水要有两个条件,一是云中要有充足的水汽,二是要有适当多的凝结核。因此,人工降雨的方法就是向云中引入人工凝结核。一般是采用飞机、火箭、高炮、气球和在上升气流区地面燃烧碘化银等手段,把催化剂送入云中。飞机一般飞到6000米左右高度穿云播撒催化剂。火箭、高炮则直接轰击雷雨云适当部位,弹头装载碘化银送入云中。气球下挂碘化银焰弹,升入云中零度层以上燃烧,把催化剂释放出来。对温度在零上的暖云一般使用吸湿性物质如盐粉、尿素、氯化钙等,使云中水汽变成大水滴下落成雨。对于温度低于零度的冷云则播撒人工晶核碘化银等,或者播撒干冰、液体氮气等,使冷云中冰晶数量增加而提高降水效率。

消雨的原理其实和人工降雨一样,只不过是让本来要在需要避雨的区域下的雨提前下而已。一般而言,是在需要消雨区域上风方向大约50公里左右的位置,“一旦发现哪块云彩要下雨,就使用人工降雨的方法,让雨水提前降落”,如此,需要防雨的区域自然也就是晴空朗朗了。此外,气象专家还可通过向云层发射大量催化剂,使云层中的雨滴“长不大”,等云飘过避雨区域才下雨,这样也可起到人工消雨的作用。人工消雨技术面临的最大难度,是要确保人工消雨的精确性。否则,人工消雨很可能功亏一篑。

你不会不知道人工降雨的原理和方法把

人工降雨的原理是怎么样的

人工影响云雨是人类控制自然的重要方面。一百多年前,我国就有炮轰雷雨云的防雹尝试。近几十年来,科学技术的进步,国内外人工影响云、雾、降水的方法取得了很大的进展。

人工降雨就是根据自然界降水形成的原理,人为地补充某些形成降水所必须的条件,促使云滴迅速凝结或并合增大,形成降水。所采用的方法,因云的性质不同,有以下几种:

(一)人工影响冷云降水

中纬度地区冬季经常出现大范围的过冷却层状云,但很少降水。夏季也经常出现云顶高于0℃层高度的积状云,其中能产生降水的也为数不多。根据贝吉龙学说,这种云之所以没有降水,主要是云内缺乏冰晶,云滴得不到增长。影响冷云降水的基本原理是设法破坏云的物态结构,也就是在云内制造适量的冰晶,使其产生冰晶效应,使水滴蒸发,冰晶增长。当冰晶长大到一定尺度后,发生沉降,沿途由于凝华和冲并增长而变成大的降水质点下降,这就是所谓冷云的“静力催化”。60年代又提出了“动力催化”试验,其依据是:在云体的过冷却(-10℃)部分,大量而迅速地引入人工冰核。当冰核转化成冰晶时,要释放大量潜热,使云内温度升高,形成或增大上升气流,促使云体在垂直和水平方向迅速发展,相应延长云的生命期,加速云内降水形成过程,从而增加降水量。静力催化与动力催化都是从影响云的微物理结构着手,所不同的是静力催化着眼于云内水的相态不稳定性,动力催化立足于影响或加强云内的热力不稳定。

在云内人工产生冰晶的方法有二种,一种是在云中投入冷冻剂,如干冰(即固体二氧化碳),在1013hPa下,其升华温度为-79℃。将干冰投入过冷却云中后,在它的周围薄层内便形成一个冷区,在此冷区内,过饱和度很大,因此水汽分子结合物能够存在和长大。试验表明,当温度低于-40℃时,即有自生冰晶。因此,在干冰周围形成了大量的冰晶胚胎,其中较大的冰晶经过湍流扩散到四周空间,以后继续成长为更大的降水质点而下落。在不同温度下,干冰所产生的冰晶数是不同的。理论计算指出,一克干冰所产生的冰晶数是随气温的降低而增加的。温度从-1℃降至-20℃时,所产生的冰晶数从5.55×1011个增到1.22×1014个,它比实验值要大些。按实验室测定,当云温为-2—-15℃时每克干冰可产生8×1011个冰晶。

另一种方法是引入人工冰核(凝华核或冻结核)。目前人们认为碘化银是一种非常有效的冷云催化剂。碘化银具有三种结晶形状,其中六方晶形与冰晶的结构相似,能起冰核作用,适用于-4—-15℃的冷云催化。每克碘化银所能产生的冰晶数视温度而定,温度低,有效冰核数目多,产生的冰晶数也多。例如当温度t=-10℃时,一克碘化银能产生1010—1012个冰核,当t=-20℃时则能产生1016个冰核。

对碘化银成冰作用的机制,多年来争论很大,有人认为水汽分子直接在AgI质点上凝华形成冰晶,碘化银起凝华核的作用。也有人认为碘化银起冻结核作用,一开始碘化银质点作为凝结核形成水滴,然后再冻结产生冰晶。另外也有人认为碘化银起接触核的作用,也就是碘化银质点与过冷水滴互相碰撞后冻结而形成冰晶。有的云雾工作者又提出这样的看法:自然界中的水汽过饱和度一般是小于1%的,当温度低于-12℃时,碘化银质点的成冰机制主要是凝华作用。当温度在-12—-5℃时,主要是起先凝结后冻结的作用。当温度等于-5℃时,起接触核的作用比较明显。

(二)人工影响暧云降水

整个云体温度高于0℃的云称为暖云。我国南方夏季的浓积云、层积云多属于这种云。在暖云中,胶性稳定状态的维持往往是由于云中缺乏大水滴,滴谱较窄,冲并作用不易进行之故。暖云内不可能有冰晶效应,促使降水形成起决定性作用的是水滴大小不均匀和冲并过程。因此,要人工影响暖云降水可以引入吸湿性核(如食盐)。由于其能在低饱和度下凝结增长,故可在短时间内形成数十微米以上的大滴。也可直接引入30—40μm的大水滴,从而拓宽滴谱,加速冲并增长的过程,达到降水的目的。或引入表面活性物质(能显著减小水滴表面张力又可抑制蒸发的物质),改变水滴的表面张力状态,以利于形成大水滴并促使其破碎,加速链锁反应,从而形成降水。

我国南方大量的野外试验中,发现在暖性对流云顶播撒大颗粒(直径大于100μm)、大剂量(每千米几十千克)的盐粉,效果很显著。对于发展快、垂直厚度大、含水量丰富而又有上升气流的暖性对流云进行反复催化,可以得到大量降水。但是这种方法消耗食盐量大,效率低。要求飞机有较大的载量。

在美国、澳大利亚和我国都曾对暖云作过播散大水滴的试验,用飞机从云顶或云下部撒水。

发现能使暖云降水有所发展,并可使薄云消散。用这种方法要求飞机有较大的载量,其效能也不如播散吸湿性物质。
云是由水汽凝结而成;而云的厚度以及高度通常由云中水汽含量的多寡以及凝结核的数量、云内的温度所决定。一般来说,云中的水汽胶性状态比较稳定,不易产生降水,而人工增雨就是要破坏这种胶性稳定状态。通常的人工降雨就是通过一定的手段在云雾厚度比较大的中低云系中播散催化剂(碘化银)从而达到降雨目的。一是增加云中的凝结核数量,有利水汽粒子的碰并增大;二是改变云中的温度,有利扰动并产生对流。而云中的扰动及对流的产生,将更加有利于水汽的碰并增大,当空气中的上升气流承受不住水汽粒子的飘浮时,便产生了降雨。
人工降雨常见催化剂的应用原理
AgI
和干冰用来人工降雨,作用机理是不同的。干冰可以降低云层的温度,促进水
蒸气冷凝;
AgI
可以充当水蒸气的凝结核。
1.干冰的应用原理
干冰即固态二氧化碳。
通常二氧化碳气体在加压和降温的条件下,
会变成无色液体,
再降低温度,即会变成雪花般的固体,经过压缩,就会成干冰。论外貌,干冰和普通的冰确
实很相像,其外形与冰一样。在一个标准大气压下,受热后不会立即熔化,而是在-78.5℃
时直接变成气体,销声匿迹,不像冰熔化后会留下水迹,因而得名“干冰”。
正是由于“干冰”的特有个性,决定了它是一种比冰更好的致冷剂。干冰汽化时使周围空气层温度下降,云层温度下降,从而引起水滴的凝结,凝结的
水滴冰晶迅速加大增多,最后形成降雨。
2.碘化银的应用原理
碘化银只要受热后就会在空气中形成极多极细(只有头发直径的百分之一到千分之 一的碘化银粒子。1g 碘化银可以形成几十万亿个微粒。这些微粒会随气流运动进入云中,在冷云中产生几万亿到上百亿个冰晶。因此,用碘化银催化降雨不需飞机,设备简单、用量很少,费用低廉,可以大面积推广。除了人工降水(雨、雪)外,碘化银还可以用于人工消云雾、消闪电、削弱台风、抑制冰雹等。
通过降温使小水珠变大形成雨
干冰吸热 所以 水蒸气凝固 所以产生水珠然后降雨
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