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一起去追“风”

2018-05-14于鹏飞

百科探秘·航空航天 2018年6期
关键词:比热容气压陆地

于鹏飞

说起风,大家可能再熟悉不过了。虽然我们未曾与其谋面,但它就像一双隐形的手,拨乱我们的头发,搞掉树上的叶子,扇起满地的尘埃……春夏秋冬,它时而和煦、时而凛冽,却始终伴随在我们身边。今天,我们就想办法抓住这双隐形的手,看看它到底从哪里来,长什么样吧。

风的成因

有同学可能会说:风就是流动的空气。没错,风就是在水平方向上流动的空气,所以我们看不到,也摸不着。但是本来平稳的空气怎么就流动起来形成风了呢?

我们知道,地球上各地因太阳照射角度不同,温度也会有差异。温度高时,空气分子会受热膨胀,在一定的空间中,空气分子的数量会减少,在这个空间中空气的质量就会变轻。那么,它对地面形成的压力就会比较小,我们把这种情况就称为气压低。相反,当气温低的时候,空气分子会遇冷收缩,同样的空间中空气分子的数量就会变多,于是这里的空气就会变重,相应的气压就会比较高。就像水从高处流向低处一样,当相邻的位置气压高低不同时,空气就会从气压高的地方流向气压低的地方,或者说空气从拥挤的高气压区域流向了相对更加宽松的低气压区域。这种空气的流动便产生了风。

风有区别吗?

同样是风,为什么有时候我们感受到的是微风拂面,而有时候就是狂风呼啸呢?这依然与空气的流动有关,就像是高度差异大时水会加快流速一样,当气压差异大时,空气也会加速流动,所以风就会变大。在科学上叫作风力加大。根据风的速度和强弱,气象学家还把风分成不同等级。

海陆风

去过海边的同学可能会发现,海边好似总有源源不绝的风吹来。这是为什么呢?走在海边,一边是无边无际的大海,另一边是广袤的陆地。当阳光洒向地球,海水和陆地接收太阳热量的能力是不同的。这种接收热量的能力叫作比热容,比热容越大,吸热和散热的速度越慢,就像一个“比胃容”很大的人很难吃饱一样。又因为水的比热容大于陆地,所以当阳光同时照射到海面和陆地时,海水的温度变化要比陆地慢。这样,在白天时,海洋温度较低,气压较高,风从海洋吹向陆地,形成海风:而夜晚陆地降温更快,气压高于海洋,风就从陆地吹向海洋,形成陆风。

季风和信风

我们已经知道,海边有海风和陆风,现在我们把视角拉高,从整个地球的角度去看看地球上的风。地球表面约29%的面积是陆地,剩下約71%的面积是海洋。于是,在海洋和陆地之间会产生放大版的海风和陆风。

我们已经讲过了水的比热容大于陆地,那么夏天的时候,大家说陆地和海洋哪里更凉快呢?没错,就是海洋。海洋因温度较低,形成高压:而陆地因温度较高,形成低压。夏天,风会从辽阔的海洋吹向陆地,同时把珍贵的水汽带到陆地形成丰沛的降水。这种风因为在夏天产生,所以叫作夏季风。到了寒冷的冬季,因为陆地的比热容小,温度会迅速下降,而海洋却还是暖暖的。于是,空气在陆地上聚集,形成高压。于是风调转了方向,从陆地吹向海洋,形成了干冷的冬季风。因为它们随季节的变化而产生,因此叫作季风。

和会随着季节而变化的季风不同,在地球上还有一种不怎么变化的风,一年四季都朝着一个方向吹,这种风就是“恒而有信”的信风。信风在英语里叫作“Trade Wind”,人们有时按照英语将其直译为“贸易风”。

身边的风

不知道同学们有没有过这样的体验:你打开门时,突然一阵大风吹来,门“砰”的一声就被关上了。这种风我们常叫它“过堂风”。过堂风非常常见,有时候它会给我们送来凉爽,有时又会给我们带来困扰。那么它又是从哪里来的呢?

这种风多发生在门窗相对的房间或者建筑物的间隙中。它是由一种叫作“风压”的物理原因产生的。由于建筑物不同方位受太阳照射的程度不同,温度也就不同,靠窗的一边温度较高,靠门的一侧则温度较低,因此窗外和门外的空气流动速度就不同,大气压力也就不同了。这时候,我们一旦把门打开,两侧的空气流通,就会像一个吹满气的气球突然打开了口一样,气压高的一侧空气会迅速流向另一侧。要是门窗之间还有一个狭窄的空间,那么空气在经过这个空间时,流动速度就会进一步加快。这样,过堂风就产生了。当这种风在高楼之间产生的时候又叫“楼间风”。这种风很突然,风力还很大,有时候甚至会把人吹倒。所以当我们开门或者是在高楼之间行走的时候,一定要小心哟,千万不要让这双隐形的手将我们锁在门外,抑或推倒在地。

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