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空气湿度与降水

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一版：名师课堂
空气湿度与降水

“燕子低飞蛇过道，大雨马上就来到”是人们对自然界总结的经验：在大雨来临之前，空气中的湿度会增加，昆虫都贴着近地面飞行，燕子就只好飞得低些捉虫子吃。实际上，这也表明了空气湿度与降水之间存在着一些联系。
在一定的温度下，一定体积的空气所含水汽越少，空气越干燥；水汽越多，空气越潮湿。所以，人们就用空气湿度来表示大气干燥程度的物理量，并用相对湿度表示。相对湿度指的是空气中实际水汽含量与同温度下的饱和湿度的百分比值。在一定的气温条件下，一定体积的空气只能容纳一定量的水汽。如果水汽量达到了空气能够容纳水汽的限度，这时的空气就达到了饱和状态，相对湿度为100%。在饱和状态下，水份不再蒸发。当外界因素发生变化后，水汽处于过饱和状态，就会有水“溢出”的现象。
降水是指从云雾降落到地面的液态水或固态水。一般说来，降水量多，空气湿度大；降水量少，空气湿度小。为什么会这样呢？我们来分析一下。
首先，充足的水汽的是成云致雨的先决条件。事实上，空气中的水汽一部分来自地表江河湖泊和潮湿土壤的蒸发，另一部分则来自热带地区特别是热带洋面。随着温度的上升，地表的水分，会逐渐蒸发到空中变成水汽，增加空气的湿度。当水汽从蒸发表面进入低层大气后，受低层大气高温的影响，会迅速容纳很多的水汽。
其次，迅速抬升的气流是降水的关键。如果这些湿热的空气被抬升，温度就会逐渐降低，到了一定高度，空气中的水汽就会达到饱和。如果空气继续被抬升，原来没有饱和的空气在上升运动中由于绝热冷却可能达到饱和，空气达到饱和之后过剩的水汽便附着在飘浮于空中的凝结核上，形成水滴。当温度低于摄氏零度时，过剩的水汽便会凝华成细小的冰晶。这些水滴和冰晶聚集在一起，飘浮于空中便成了云。
最后，形成较多的凝结核是降水的必要条件。云中的这些小水滴要变成雨滴降到地面，它的体积大约还要增大100多万倍，怎样使自己的体积迅速增长呢？它主要依靠凝结核快速凝结或凝华完成。在水滴形成的初期，空气中的水汽会吸附在微小的灰尘颗粒上或发生凝华现象形成云滴。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。如果云内出现水滴和冰晶共存的情况，那么，这种凝结和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。当空气再也托不住大云滴时，大云滴便会从云中直落到地面，成为我们常见的降水。根据云滴下降融化程度的不同，就会在地表产生雨、雪、冰雹等天气。

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