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人与自然 系列丛书-第84部分
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呢。目前，科学家们正在试验用臭氧来净化水质。有人会担心，这样一来，水中会不会有臭味呢？
其实这种想法是多余的，因为稀薄的臭氧是一点儿也不臭的，反而会给人一种清新的感觉。雷雨后，空气中就产生了少量的臭氧。它能净化空气，杀死细菌，因此雷雨后的空气就特别的新鲜。
那么，臭氧又是如何产生的呢？
如果你走进一个电动机室里，关上窗户，就会闻到一股刺鼻的臭味儿。
原来，在正进行工作的电动机里，电压很高，电动机里产生了电火花，使周围的氧气受到激发，就有一部分变成了臭氧。
雷雨时的臭氧，也是这样产生的。一块带正电的云与一块带负电的云碰到了一起，放电时发出火花，就产生了闪电与雷鸣。闪电时的电压很高很高，可以达到几十亿伏特，所以它产生的巨大电火花，使空气中的一部分氧气变成了臭氧。
明白了这些，雷雨后，多到户外去散散步，呼吸新鲜空气，对身体可是大有好处埃你知道彩虹和雨的关系吗1981年7月29日，在英国查尔斯王子与黛安娜小姐结婚的大喜日子里，伦敦下了一场短暂的大雨，随后雨过天晴，伦敦上空出现了一条巨大的色彩绚丽的彩虹，为王子的婚礼增添了喜庆的色彩。人们都以为这是巧合，有人甚至归功于上帝为英国皇室助兴。其实，这是英国气象学家创下的人工影响气候的奇迹。他们利用雨后天空最有可能出现彩虹的气象科学原理，分析了这天伦敦上空的各种气象因素，认为如果采取人工增雨的方式将会在雨后出现彩虹，结果大获成功。
“赤橙黄绿青蓝紫，谁持彩练当空舞？”彩虹究竟是怎样产生的呢？
彩虹是大气中的细小水滴经太阳光折射、反射后形成的弧形（或圆形）光带。由于受天气条件和天空状况的影响，彩虹时有时无，时亮时暗，时宽时窄，极富魅力，成为历代文人墨客最为青睐的天象之一。南北朝时的文人江淹在《赤虹赋》中写道：“残雨萧索，光烟艳烂；水若金波，石似琼岸，俄而赤虹电出。。”为我们展现了一幅雨后彩虹的风景画。
彩虹也可能出现在雨前。《诗经》曰：“朝隋于西，崇朝其雨。”是说西边有虹是雨的一种征兆，意思和民间流传的“东虹日头西虹雨”相近，有一定的科学道理。因为我国天气系统一般都是从西向东移动的，西边有虹，则告诉人们那里已聚集了大量的小水滴，这种坏天气将移入本地区。
彩虹有时还出现在雨中。北宋沈括在《梦溪笔谈》中写道：“虹乃雨中日影也，日照之，则有之。”因为虹的形成须有光照，所以这里的雨就是我们通常说的“太阳雨”。刘禹锡在《竹枝词》中对这种雨作过形象传神的描述：“东边日出西边雨，道是无晴却有晴。”
彩虹最多的当然还是出现在雨后。因为雨后空气中的小水滴很多，当光照条件适宜时，最易形成长虹。晚唐诗人李商隐就有“虹浮青嶂雨，鸟没夕阳天”的诗句。有时因为雨后空气中的小水滴分布不均，天空中还会出现“残虹”和“断虹”。
我国江南一带，夏秋之际出现雨后彩虹的机会较多一些，届时你不妨自己留心观察一下这美丽的自然景观，对雨和彩虹的关系就会有亲身感受了。
《气象学》写成
《气象学》为古希腊著名学者亚里士多德所著，是世界上最早的有系统的气象学专著。大约完成于公元前340年左右，全书共4册。前3册讨论气象学方面的问题，第4册主要讨论化学上的问题。在亚里士多德以前，虽然有许多对气象现象提出的解释，但都是零星和片断的，甚至是带有神话色彩的，并没有系统的研究。
亚里士多德将先前所有的各种气象学思想和经验进行了系统的整理，而且提出了自己对各种天气现象的见解和理论，使之成为一门有系统的科学——古代气象学。亚里士多德认为：地球是由火、空气、水、土四种要素组成的，这些要素由于太阳的作用可以互相转换。太阳把地面上因水受潮的物质通过干燥，使其变成热气离开地面，于是就形成风，与前者的蒸发物一起产生空气。云、雨、雪、霜、露都是由于空气温度的变化而形成的。《气象学》和古希腊许多有关自然界的现象和理论一样，都是从经验性科学发展出来的。有相当的猜测性，甚至不当之处。此书的问世，使亚里士多德成了以后2000年中气象理论方面无可置疑的权威。在17世纪末以前，西方所有有关气象学上的著作和论著都没能脱离亚里士多德气象学的影响。
第一张天气图的绘制
绘制第一张天气图的是德国物理学家布兰德斯。从1816年起，他在德国的布累斯劳开始研究1783～1795年间曼海姆气象学会的观测记录，绘制出了这些年间的每天综观气象图，将各地的气压和风向值填入地图，并绘出等压线，以研究云量、风和气压系统之间的关系。天气图范围从俄国的乌拉尔山到西班牙的比利牛斯山。1820年，他出版了所绘制的天气图和说明书。由于当时没有电报和电话之类的信息传递工具，各气象站之间的资料交换只能靠邮运，所以这一技术没能立即用于天气预报。即使如此，天气图的出现为分析气压、风和云雨之间的关系以及建立天气系统的概念做出了贡献。
布兰德斯当时根据天气图的分析认为，风向与气压的高低有关，并且认为高气压区一般天气良好，低气压区一般天气恶劣。天气图的出现是近代气象学研究起点的标志，布兰德斯也因此被誉为气象学的先驱。
人工气候室的发明
1949年在美国的帕塞迪纳，建成了世界上第一个人工气候室，它可以自动控制室内的温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度。同时还设有空气过滤和消毒灭菌设备。人工气候室的出现，引起了植物学界的极大重视，接着在生物科学的不同领域也开始研究和设计了不同用途的人工气候室，应用范围从植物扩大到农业、动物饲养、鱼类饲养等诸多方面，为加速农业生产的工厂化发展开辟了新途径。
实验结果表明，有一种感光性强的水稻品种，在自然条件下生长，从播种到抽穗需要105天，全生育期140天。可是，在人工气候室里，由于得到了比较理想的温度、湿度和光照条件，从播种到抽穗仅需要64天，全生育期仅需要88天，而且穗大、粒重，不受自然气候条件制约，一年可连续种植4代。
中国科学院上海植物生理研究所于1969年也建成了一座大型植物人工气候室，使用面积达360平方米，有人工光实验室19间，自然光实验室6间，温度可控范围是0～50℃，相对湿度可控范围是30～90％，光照强度可达3万支烛光。经过多年的运转和使用证明，性能良好。
气温上升引起自然界变化之谜
从理论上讲，大气中二氧化碳的“温室效应”早为人们所承认，但有人对二氧化碳的增加不会导致全球性的气温升高表示怀疑。他们的主要依据是，从北半球的温度记录来看，本世纪40年代以来，平均气温大约每10年下降0。1℃，现在可能继续在下降。近20年来，大气中二氧化碳的含量却在不断增加，这似乎表明，气温的变化与二氧化碳的增加相悖。同时，另一些人认为，自70年代以来，亚欧北部地区在持续转暖，这可能与二氧化碳的增加有关。
美国科学家通过近十年来的人造卫星拍摄的南极照片的比较，发现近年来夏季南极的冰雪比十年前明显减少。他们还发现有些地方的海平面，近年来有上升的趋势。他们认为，这可能是由于大气中二氧化碳增加的结果。
我国的气象资料表明，近年来我国东北地区，尤其是黑龙江省，气温明显上升，越往南增温越不明显；南方有些地区气温似乎在下降。
理论分析表明，大气中的二氧化碳增加1倍，可使大气的平均温度上升2。9℃。地面温度的上升随纬度的增加而增加：在纬度40度的地方接近平均值，在两极地区比平均值高3倍左右，在赤道地区只升高平均值的一半左右。
根据这种分析，我们看看近百年来由于二氧化碳增加对大气温度的影响：1860年大气中二氧化碳含量是290PPm，1960年是314PPm，1980年是336PPm。这就是说，1960年以前的100年间二氧化碳只增加了24PPm，而1960年以后的20年间增加了22PPm，后者的增长速度为前者的4。6倍，原因不仅是燃烧的石油和煤炭以惊人的速度增加，同时也与世界人口的激增以及大规模的森林植被被破坏有关。理论计算表明，二氧化碳增加24PPm，可使平均气温上升0。17℃，在100年间气温对气候的影响是微不足道的，就是20年内气温上升0。17℃，在一般地区也难以觉察，因为一个地区的温度年平均值波动±0。2℃是常有的事。但是，由于两极地区的温度要比平均值高3倍左右，所以近年来两极地区的温度可能要比20年前高0。5℃左右，这就有可能使两极的冰雪在夏季融解得更多些。
从今后的能源结构来看，我们可以认为在今后半个多世纪内，大气中二氧化碳的增加速率将与过去20年基本一致。这样，如果以1960年大气中二氧化碳的含量为基数，到2000年增加20％，可使平均气温上升0。6℃，这还不会给气候带来多大影响；到2040年增加到72％，气温要比现在高2℃，这也不能说就是很不适宜的气候。问题是由于这种温度上升得太突然，不是在几百几千年，而是在短短的几十年内，这对各方面的影响就不能不引起我们的注意了。
如果大气平均温度上升2℃，赤道地区可上升1℃左右，两极地区可上升6℃左右。那时候高纬与低纬的温度梯度将比现在明显减小，这就必然会影响径向大气环流。径向大气环流是影响天气过程的主要因素之一，如雨区的分布、季节风等无不与径向环流有关。估计那时的副热带高压可能向高纬地区推进5℃左右，这就会造成某些原来是多雨的地区变为少雨地区；有的则正好相反。
由于平均气温上升，总的蒸发量和降水量也将增大。就全世界而言，高纬地区可能受益大些，中纬地区可能受害大些，低纬地区可能受影响较校我们再来看看两极。大家知道，地球上的冰大约有95％在南极，冰层最厚可达3公里，这些冰如全部融化，可以使全世界的海面上升64米。如果南极地区温度上升6℃，当然不可能使这里的冰全部融解。科学家估计最大可能融解10％的冰雪，这就会使全世界的海平面上升6米左右。
两极冰雪的融化会使海平面上升，这就相当于使物质从接近地球自转轴的位置向远离自转轴的位置扩散。这种效应将引起地球的转动惯量增大，使地球的自转速度减校详细分析表明，海平面上升6米，至少可使地球自转一周的时间减慢0。03秒。现在地球自转的减慢是每世纪使一昼夜变长0。0015秒，这主要是日月引力产生的潮汐摩擦引起的。地球自转速度快点或慢点对人类的生活以及生态系统无关紧要，值得注意的是可能会引起一系列地球动力学方面的效应，会在地壳上出现一个自西向东的惯性力，破坏各板块之间力的平衡，容易在某些地区的地壳内�
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