人工影响天气
小雨滴是球形而非泪珠状
2018-05-17 23:01  浏览次数:

    人们习惯于将雨滴描绘成泪珠的形状,但英国气象局专家艾丹·麦克吉文在仔细观察后发现,至少当它们从天上掉下来的时候不是泪珠的形状——小于1毫米的小雨滴几乎是完美的球体。
  雨滴中的微观分子比周围空气中的微观分子更容易相互吸引。这种被称为内聚力的吸引力将分子向内拉,导致液滴表面有张力,并迫使它形成球体——相同体积表面积最小的形状。水滴太小因而受空气阻力影响较小,再加上表面张力的存在,决定了雨滴是球形的。
  当它们从云层中跌落时,雨滴之间发生碰撞。它们合在一起,变得更大。此时,空气阻力开始影响它们,将每个液滴的底部压扁,然后把球体变成像汉堡包、软面包那样的形状。雨越大,雨滴被挤压的程度越厉害。
  揣摩雨滴的形状可不是为了艺术。这几年,英国气象局将具有30年历史的雷达网升级之后,可以追踪雨、雪、冰雹、雨夹雪、冻雨,从中实时得到雨滴的大小和形状等信息。
  数十年来,雷达一直帮助气象学家监测天气,然而,预报员很难有效地从“噪音”中分离出降水信号。
  二战期间首次使用雷达时,降水就是“噪音”,能掩盖敌人目标发出的信号。雷达天线发出的无线电波以光速向外传播,遇到物体时才会反弹回信号。当天气晴朗时,雷达可以迅速锁定敌军飞机,但遇有雨雪时,雷达传回的信息只能说明有天气过程。
  上世纪50年代以来,雷达的发展已经能告诉预报员越来越多的天气细节,从雨到雪,从小雨到超级雷暴。英国现在有15个雷达站点,每5分钟收集1公里分辨率的气象数据。
  但是,从鸟类和昆虫,到山丘和地面建筑,任何物体都会干扰雷达信号,使它可能传回错误的数据。
  英国升级后的雷达网,利用双偏振技术可以同时发射两束光波。一束水平传播,另一束横穿大气层,如此一来,就可以看到三维的物体。通过描绘空中物体的大小和形状,预报员可以从信号中消减飞行生物和地面物体产生的杂波。
  这种雷达网可以准确区分雨、雪、冰雹和冻雨,并判断雨滴大小。当极端天气来袭时,区分雨滴形状和大小对于精准预报而言至关重要。
  升级后的雷达还采用了多普勒技术。这项技术也被警察用以测量驾驶速度。这意味着预报员不仅可以观察物体的位置,还可以了解目标的运动速度。原理是通过反射微波波束,探测其频率的微妙变化。当得知云层的运动、旋转和周围风的变化时,预报员就能判断风暴是否正在酝酿,并将袭击哪里。



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