大气层中发生很多自然现象,譬如云、雨、风、霜、雾、雷、闪、龙卷风等,这方面的,我来为大家科普一下关于认识几个大自然奇异现象?以下内容希望对你有帮助!
认识几个大自然奇异现象
大气层中发生很多自然现象,譬如云、雨、风、霜、雾、雷、闪、龙卷风等,这方面的
知识归属气象学。但是如何运用振动理论来解释这些现象呢?这就是本章所要讲的内容。
首先来讲一下风的形成原理。在以前的理论中,热空气上升,冷空气来补充,地面上的
空气流动就形成了风。这本来没有什么不对,问题是从微观上、从发生机理上详尽地去描述
这一过程,就显得很不到位。
大气层中的各种空气分子为什么可以运动呢?首先我们来从力学上进行论证:一个大
(或重的)的物体与一个小(或轻的)的物体相撞,由于能量不等的关系,小物体跑的远一
些,大物体跑的近一些,小物体有让位于大物体的特性,所以,大物体具有排挤的作用,大
物体可以替代小物体的位置,宇宙间没有这一特性,一切物体就难以运动。大气层中都有哪
些成分呢?有太空物质分子、氧分子、氮分子、一氧化碳和二氧化碳分子、水蒸气分子等,
它们或轻或重,或大或小,在它们之间进行碰撞时都遵循上述原则。很显然,太空物质分子
最小最轻,是排挤的对象,其他空气物质成分都有排挤它的能力。另外,同样大小同样质量
的物质分子撞击时,振动强的排挤振动弱的,这是另一特性。
我们知道,任何物质分子在没有外力的作用下,只在原地振动,空气分子也是这样。在
理想的状态下,地球表面的空气是不流动的。当太阳的光芒照到大地表面时,各个区域由于
表面物质特性吸收太阳传递来的能量是不均匀的。有些地方吸收得多,如海洋、湖泊、森
林、草原、农田等;有些地方则吸收得少,如荒山、沙漠、城市等。另外还有地球南北极传
递角度的影响,所以地球表面的温度出现非均匀性。在温度高的地区,地表空气物质分子振
动强烈,它们的振动本来可以使物质分子向各个方向产生运动,然而周围低温物质和地表固
体物质振动缓慢、传递困难便产生了阻碍,所以这些物质分子只能克服重力作向上运动,这
就是热空气上升的道理。它们的向上运动实际上也是它们的体积膨胀的作用。例如,同样一
束能量的阳光,照在一块石板上和照在一片水面上,它们所吸收的能量是不相同的,它们表
面的空气温度也不相同的。为了能把风的形成原理从微观上说清楚,我们作一个假定状态来
叙述。
假定在风平浪静的太平洋中心水面上,有一个突出水面1米、直径为100公里的平面圆形
大石台。当太阳光照射到太平洋上时,由于物质对阳光的吸收特性不同,石台上的空气温度
就要高于周围水面上的空气温度。在一定的时间内,这个大石台上的空气温度升高就导致体
积的膨胀。我们假设大气层的高度为20公里,在太阳没有照射之前无论石台上方还是水面上
方,大气层的高度都是20公里。石台上的空气体积就是20公里高的圆柱体的体积(石台面积
乘以高度),这个圆柱当然是上下一样粗了。当石台上的空气温度高于水面上方空气温度
时,圆柱体的体积进行膨胀,石台上的圆柱体变粗,假定直径变为102公里,高度上也会增
高,高度变为22公里,在膨胀过程中圆柱体外壁上介质压力始终是平衡的。这时一种现象就
要发生了:石台上方的大气层的圆柱体高度高于水面上方的大气层的高度2公里左右,由于
气体具有流动性,高出部分就要向圆柱体四周流淌,这样就使圆柱体四周的水面上方的大气
层升高。大气静压力等于水面上方分子个数乘以各个分子重量,水面上方的大气层升高就等
于其分子个数增加,也就等于大气静压力增加。水面上方的大气层静压力增大,在圆柱体下
端外壁上介质压力就出现不平衡。圆柱体下端就可能被水面上的空气压缩,其直径可能变为
98公里。随着整个太阳照射过程的进行,原来的圆柱体发生变形。随着过程的进行,变形点
逐步上移,下端变成细腰的双曲线杆(状),上端由于扩散作用变成蘑菇头(状)。随着这
个过程的连续进行,压力作用点总是在蘑菇杆下端的外壁上进行,这个点也是平衡点。所以
石台上方的热空气最后形成一个蘑菇体。下端不断有冷空气的压缩,内部受压后气体物质不
断向上运动,上端的热空气不断地扩散,扩散后的空气又使下方的大气压升高,这样就形成
一个循环。由于石台上与周围水面上空气温差的存在,最终导致其大气层顶部热空气作横向
扩散运动,大气层底部冷空气作横向收缩运动。这两种冷热空气的运动方向是相反的。大气
层底部冷空气的运动人们叫做风,上部热空气的运动也叫做风,只是这种风人们在地面上很
少遇到。随着过程的进行,这个蘑菇杆也在不断变粗,蘑菇头也在不断变大。这就意味着,
由这种理想装置产生的风随着过程的进行会由小变大,再由大变小,热空气的蘑菇杆和蘑菇
头也会由小变大,由细变粗。随着太阳光的消失这种现象也会逐步消失。在实际过程中,地
球表面上是有许多这种理想装置存在的,由于相互的影响,风向也在不断地变换的。这就是
形成风的微观上的基本原理,它与宏观上“热空气上升,冷空气来补充”的理论从现象上基
本一致,但从内容上有所不同。这里面隐含着气体分子的振动引起分子的运动关系。
下面我们来谈一下云的现象。我们知道,云是水蒸气的联合体。但是它们为什么成为联
合体又漂浮在空中呢?现有的书籍上很少介绍,在此本人作以解释,以供参考。
我们要把有关云的几个原因从微观上解释清楚,这几个原因是:水蒸气分子为什么要跑
到空中去?为什么会形成云团?为什么有的云团高、有的云团低?为什么云团会运动?类似
问题还比较多,我们简单介绍一下。
根据力学上的分析已知,水分子的运动受着分子力与重力的合力所左右。当一个水分子
在水面上振动时,它的振动幅度比较小,因为分子之间的距离比较小。它与其它分子之间的
碰撞力或撞击能量比较大,它受其它分子的约束力(分子吸引力)也比较大。这时它受的分
子吸引力远远大于重力。万物竞自由,不光人类渴望自由平等,就连物质也有扩大活动自由
度的特性。当一个水分子振动激烈程度(水的温度)达到一定数值时,比如沸点温度,它的
左右前后以及下面的分子撞击力或撞击能量都比较大,这是因为它们的质量也比较大。这时
只有上方的空气分子质量小、撞击力小或抵抗力小,在下面的水分子的撞击下,它就离开水
面(脱离分子力的约束)跑到空中去了,这是其它分子撞击的结果。它的这种行为与人们摆
脱约束、寻求自由、渴望到平等的自由王国里去的意愿是非常吻合的,与逃荒、偷渡国外、
避难等情景相似。
这个水蒸气分子跑向空中,并不是我们平常理解的它的比重轻,飘到空中去了。而是它
的分子振动强烈,周围的空气分子振动不够强烈,它向四周和下方冲击都有反向力的作用,
只有上方反向力小一点,因此就向上方运动。原因是上方其它成分的分子振动能量小,振强
弱,这些水蒸气分子通过排挤作用,完成了向上的运动,这种现象我们平常就说是漂浮。
这个水蒸气分子跑到空中什么位置呢?这要取决于它的振动属性。就象人类处在不同的
文明时代其行为要遵循不同的法律和道德规范、只能在一定的范围内取得相对平等自由一
样,水蒸气分子在空中的运动仍然受着分子力和重力的支配,它的运动并非是绝对自由的。
根据它的振动属性,在大气层的底部,每个空气分子受大气压力的影响都有一定的振动能量
或撞击力,当它的振动能量或撞击力大于空气分子的振动能量或撞击力时,它还会继续上升
运动,直至某个高度达到平衡(达到相对平等自由时)。平衡是这样的意思,在它的振动过
程中,上下左右前后以及空间各个方向上所受的力或传递的能量都是相等的。这个水蒸气分
子到了某一个高度停下来,这只是暂时的,因为它的比重可能比下方的空气分子的比重还要
大,只是它的振动比周围的空气分子的振动强烈才在某个位置保持力的平衡,一旦随着时间
的增长,振动强度的下降,因为它的比重比较大,它就会向下沉降,到了某个高度又停下来
原地振动。停在某个高度的水汽分子多了,就形成了云团。每个水蒸气分子振动属性不同,
它的空间位置高度也不同。这就是为什么有的云团高、有的云团低的原因。
在一切条件都是理想的状态下,水蒸气在空中应该是均匀的、一层层的分布,并非是云
团状。而且这种层状水蒸气只会随着温度的变化作上下运动,不会横向流动。是什么原因使
它们变成团状且可以横向运动呢?首先让我们来看看实际大气层中的状况。因为地球是个圆
的球体,在太阳物质分子向它作振动传递的过程中,传递到它的表面上的距离是不相等的,
也就是说它的表面上各处所接收的能量也是不相等的,因此在它的表面上各处的温度就出现
了差异,同时各处的压力也出现了差异。这种差异的存在从根本上决定了水蒸气在空中的存
在形式和运动状态。水蒸气作为空中的外来户只能被排挤到压力比较低的空间凝聚在一起,
所以它们就形成了团状,就是人们看到的一朵朵白云。它们成团状的另一个原因是,水蒸气
的分子力比周围的空气的分子力大,在周围均匀压力的作用下,形成了团状。大气中温度和
压力的差异又使空气产生流动,空气的流动带动了云团的运动,这样才有了“白云飘飘、乌
云滚滚”的水蒸气运动现象。
我们再来解释一下下雨的现象。以前的科普书上多有介绍,但那只是强硬地给你说一
句“水汽遇到冷空气凝结后下落就变成了雨”,管你是否真正而全面地理解就匆匆把结论锁
定。那么应该如何从微观上理解它的形成过程呢?下面我们来分析一下。根据上述讲解我们
知道云团是依据自己的振动能量(温度)不但决定自己的高度,同时温度也描述了它的振动
频率、振动幅度、振动周期、振动强度、分子间的距离、分子力大小等运动参数。云团在某
个高度上存在表示它在这个点上是处于平衡状态的,然而这个平衡点只是暂时的。随着云团
不断与外界进行能量交换,这个平衡点时高时低,云团内部的各种运动参数也随着这个平衡
点的变化而变化。当云团吸收能量时这个平衡点升高,云团释放能量时这个平衡点降低。一
般在高温地区新生的云团比较高,这时的云团是吸收能量,云团不断在增温。低温地区的云
团比较低,这时的云团是释放能量,云团温度在降温。当某个云团温度很低时,它的内部分
子振动很缓慢,分子间的距离很小。这时如果它遇到更低温的空气与它接触,它的外缘表面
分子与空气分子撞击时,能量突然减小,分子间的距离突然变小,振动突然缓慢,随着这种
分子数量的增加,就形成了水滴。水滴由于重力的作用不断降落而变大,随着过程的进行,
就出现了降雨的现象。降雨量的大小取决于两个因素,一是云团量的大小,二是冷空气量的
大小以及作用的时间长短。夏季里大气层中的空气状况比较乱,冷热气团混杂,时而升腾,
时而降落,时而静止,时而流动,甚至有时云团运动很强烈。但冷气团一般不太大,且不连
续,所以这时多出现阵雨和雷阵雨。夏季里大气层中的空气状况的混乱严重程度还有一个现
象证明之,那就是在炎热的夏季竟从空中落下冰雹来,可见空中冷热气流的混乱程度。但这
些现象短暂的、间断的、少量的,而且是局部的,谁见过连续几天下冰雹的?秋季里大气层
中的空气状况比较稳定,各种活动进行的比较缓慢,所以多为连阴雨,降雨时间较长,且雷
电也比较少。冬季里没有雷电发生是因为大气层中的空气状况更加稳定,各种气象活动进行
的更加缓慢。水滴在降落的过程中继续进行能量交换后凝固成固态的雪花降落在地表上,这
就是降雪的现象。它是边降落边凝固而成,所以它的形状是片状的。
霜与雪形成情况有所不同,雪是云团中水滴在降落的过程中形成的,霜则不同,它是地
面温度较高时散发的水蒸气由于动能太小弥漫在低空中,它们形成不了云团,也没有运动能
力,所以只能在原地等候处理。当空气中温度突然降低时,地表物体多为分子密集的固体,
传热比较快,自身温度很快降低,变成低温物体。这些弥漫在低空中的水蒸气在向它们进行
能量交换时,慢慢地凝固在它们的表面上,成了霜。石头上、树枝上、枯草上、房顶上等
处,均有它们的踪影。为什么树枝上的霜多而树干上的霜少、细小物体上多而粗大物体上
少?原因是水蒸气凝结时这些物体的自身温度不同。高温者结霜少,低温者结霜多。霜多出
现在昼夜温差比较大的秋末季节,霜如果没有昼夜温差大这个因素也难以成就。这个现象提
前一点发生,那就变成结露(露水)现象了。至于它的分子在振动过程中能量变化情况暂不
赘述了。
我们再来谈谈雾的问题。在初春季节,大地升温,部分潮湿的地带水汽蒸发,但是它们
从大地获得的振动能量太小,不能立即升至高空,大量的水汽分子弥漫在地面上,这就是
雾。雾的形成必须具备两个条件:发生的那个区域必须无风;发生的那个区域必须潮湿。炎
热的夏季、严寒的冬季以及暴风骤雨的天气是不会发生下雾现象的。雾就是无风时温湿的汽
团物质分子在缓慢振动。
我们在前面已经简单地讲过雷电现象了,在此略作补充。按照以往的科学理论解释,雷
电现象是带正电荷的云团与带负电荷的云团相撞产生的一种现象。这只是以前人们在没有完
全认识世界时的一种假说,这种假说支撑了从“电”字出现以后的几百年间人们对世间许多
事物存在机理的解释。其实世间并没有电,或者说没有在电的定义中的流动电荷那样的电。
直至目前100%的人还认为有电的存在,如电灯、电话、电视、电脑、发电机、电动机、电磁
波、电信号等,他们认为是电在支撑着它们。不只是这样,这种假说还支撑了现代物理和现
代化学中的多半壁江山!随着本人的这本书的问世,在若干年内,有关电的这种假说将完成
它的历史使命,退出历史舞台,被一种新的理论—振动理论取而代之。说到此,那么雷电现
象是怎么发生的呢?我们前面讲过,云团是振动着的水汽分子所组成。每个云团都有自己的
运动方向和运动速度以及振动属性,如振动方向、频率、振幅、振强以及振动模式等。每个
云团都有自己的能量变化形式,有的吸收能量,有的释放能量。有的温度高,有的温度低。
在大气流动的作用下,两个不同振动方向(相反)、不同振动属性的云团相撞时,在它们的
交界面上就会发生激烈的分子撞击,很多分子的撞击就产生巨大的能量,同时在局部产生剧
烈的分子振动。两个云团相向运动时,必然发生撞击,撞击的能量决不是交界面上分子的能
量,而是整个云团的运动能量,所以特别巨大。举一个生活中的例子,两个汽车相撞,决不
是两个汽车前面的保险杠的动量的撞击,而是整个汽车的动量通过底盘结构将能量传递到保
险杠上的撞击!很显然,两个汽车速度越快,撞击后破坏的程度越大;两个汽车的自身重量
越大,撞击得越惨。另外,与撞击的方向也有一定的关系。两个云团如果运动方向一致,分
子振动方向也一致,即振动相位角等于零,在运动速度接近的情况下相遇时,二者只会合
并,不会发生撞击。否则,运动速度差别很大时,就会发生撞击,产生雷电现象。根据上述
汽车相撞的例子来看,两个云团越大、越重,撞击的能量就越大,雷声越大,闪电越亮;两
个云团运动速度越快,分子振动撞击越强烈,雷电越厉害。空气分子纵向的振动传递最快,
且传递的能量大,作用到人的视神经上的能量就多,传递到大脑中,人就感觉有强光的出
现。振动能量横向传递比较慢,在大气中几经周折才传递到人的听觉神经上,人们才听到雷
的响声。对于人体来讲,眼睛接收的是空气中纵向振动传递来的能量,而耳朵接收的是空气
中横向振动传递来的能量,所以人们总是先看到闪电后听到雷声。如果人面对撞击的云团,
闪电是直接(纵向)传递到人的眼睛上的能量所产生的感觉,而雷声是间接(拐了两个弯,
即横向振动中的横向振动再横向传递)传递到人的耳朵里的能量所产生的感觉,因为人的耳
朵长在侧面而眼睛长在前方,二者相差90度。总之,通过上述,再次证明了雷电是云团分子
撞击产生的,而不是阴阳电荷撞击产生的。
我们上述的讨论只是理论上的雷电发生原理,实际上这种云团的撞击力量还是比较小
的,因为云团在空气中受到空气的阻力,运动是很慢的,不会形成大能量激烈撞击的。如果
把空气阻力去掉,把两个云团运动力加大,这样撞击力就非常大了。仅仅是两个云团的撞
击,是属于那种晴天霹雳的发生原理,而真正一边下雨一边打雷的隆隆雷声,是另外一种发
生过程。
在某个地区的某个空间中,部分云团遇到低温气流,云团的温度迅速降低,分子振动速
度下降,分子振强变小,振幅变小,云团的体积也变小,大量的气体分子变成水分子,成为
雨滴儿降落下来。这样,这个空间由于云团体积的突然缩小变成负压状态,即低压区
(带)。低压区周围的其他空间的云团必然来补充,向该空间运动。运动来的云团温度必然
高于低压区正在下雨的云团温度,分子的振强和振幅也远远大于低压区云团分子的振强和振
幅。这两种云团就存在着一个振强差,当两个云团相遇时,其接触界面上也存在相对的撞
击。撞击的结果使界面周围的分子具有很高的能量,这种能量传递到人的眼睛和耳朵里就成
了雷声和闪电。由于雨在不停地下,下雨的云团的体积不停地缩小,负压的形成不断地进
行,周围的云团带有一定的运动能量不停地向此运动,因此高温云团与低温云团的撞击不断
地发生,所以就有了连续不断的隆隆雷声。这种撞击是发生在两种不同密度的运动介质中,
这种情况就象流动的蒸汽管道中有水就容易产生水击现象一样,产生很大的响声。
关于负压在撞击的作用,大家可以从日常生活中来理解这个意义。我们经常遇到一个暖
水瓶用久了,突然哪天稍微碰一下,它就“砰”一声破碎了。我们知道,内胆与外胆之间的
距离是很小的,我们碰它的力也是很小的,为什么一下子会粉碎?因为内胆与外胆之间是真
空,一旦真空破坏,物体在真空中的撞击是有强大的撞击力的。雷电现象也是这样,如果某
个云团中下方突然冷凝成水滴了,由于体积突然缩小,周围就形成大面积(空间)真空,真
空外面的云团就猛烈地象这个带有水滴的低温云团撞击过来了,就发生了雷电现象了。
如果两个云团温度一样,在空气中慢慢相遇,它们的分子间隙是一样大的,因此它们之
间可以互相穿插进来,即云团合并,如果一个高温云团和一个低温云团相遇,它们的分子间
隙不一样,高温云团的分子(分子间隙大)就插不进低温云团的分子间隙里(分子间隙小)
去,就会发生撞击。
所以,一般两个白云团相遇不会发生雷电现象,两个黑云团相遇也不会发生雷电现象。
雷电现象总是发生在有真空的黑白云团同时存在的情况下,这种黑白或高温和低温也是相对
的。
向低压区运动的云团温度有高有低;体积有大有小;运动速度有快有慢;所携带的能量
有大有小;云团形状各异;与低温云团的相贯面(接触界面)五花八门;所以形成的雷声大
小和闪电的形状大不相同。
所以,大部分的雷声和闪电是高低温云团分子振强差造成的,不是分子的相向撞击,而
是同向撞击。就象两部汽车不光是不同方向行驶可以发生相撞,即使相同方向行驶,一个车
速快,一个车速慢,同样可以发生追尾事故。由于物质分子振强差造成的响声现象在自然界
还很多,比如在滚烫的油锅里加入少量的水就会产生响声;在沸腾的锅里突然加入冷水后就
会发出“啾”的一声声响等等。这些现象都不是正负电荷撞击的作用,而是分子振强差造成
的。
需要说明的是,在夏季里,空中的状况很复杂,不光存在着各种不同温度的云团,还存
在着各种不同温度的气流,它们相互间杂的交织在一起,形成局部空中温度、压力不等的状
况,因而就造成雷声阵阵的现象。
雷击为什么能击伤人、击毁树木、高耸的烟囱和建筑物?因为闪电瞬间通过空气分子传
递来的振动能量作用到这些物体上后,这些物体由于体积较小,不能马上将能量迅速地传递
出去,吸收的大量能量造成自身温度瞬间升高到极大的程度,以致自身毁坏。如果是座高山
或大型物体,传递来的能量迅速被自身传递出去或全部吸收也足以不能把自身的温度提高多
少,这样就不会遭受雷击的毁坏。顺便说一下避雷针为什么能避雷的道理,避雷针之所以能
够避雷是因为它是一个针状物。在发生雷电时,雷电发生处就是一个振动源,以这个源为中
心物质分子向四周作扩散振动传递,而且它的振动强度和振动能量是非常大的。当空气分子
以高强的能量撞击避雷针的针尖时,由于随着避雷针的深度不断增加而金属截面积不断增
大,也就是说,能量传递路线不断增多,针尖获得的强大能量很快沿各个方向的传递路线传
递出去,金属本身升温很小,所以起到避雷作用。这里值得注意的是避雷针是以物质分子比
较细密而且传递振动速度比较快的金属材料制成,而不是与其特性相反的木材、有机物等材
料制成。它是高高的置于建筑物之上,将空中传递来的能量在途中首先拦截,避开在建筑物
表面进行能量交换,造成建筑物的毁坏。如果把避雷装置制成面状体,它的表面各点接收到
的振动能量只能沿着深度这一个方向传递,其他方向不能传递(其他方向都有等量能量存
在),在来不及传递的情况下必然产生能量积聚,即避雷装置温度升高而毁坏,起不到避雷
作用。读者细想一下是否有道理?
至于龙卷风的形成,我们概括地说一下。它是在空中的低压空间,两个相向错开来的气
团或气团群(由气流带动)相遇后,二者之间形成一个旋涡,随着过程的继续进行,旋涡越
来越大。旋涡下面的气流受它的带动也随之旋转,由少到多,由浅到深,直至发展到地面
上,形成了龙卷风。根据上述道理,它的形状总是上粗下细的漏斗状。龙卷风的威力大小取
决于上层两股气团运动速度、动量大小、错开距离、持续时间等因素。这种现象只有在大气
层处于严重混乱状态的夏季才会发生。
下面我们讲一下彩虹形成的原理。除了彩虹以外,与这一现象相同的还有日晕、月晕
(风圈)、佛光、灯晕等。雨后为什么会产生彩虹呢?过去的理论只解释了这个问题的皮
毛,造成这种现象的真正微观机理没有说清楚。
在夏季大雨过后的空气中,由于气温较高,地面的水分迅速蒸发,空气中存在大量的水
蒸气。这些高密度的水蒸气存在于空中的局部空间,而且这些水蒸气处于近乎静止的状态。
如果它们是流动的状态,也就是说,如果有大风的天气,彩虹现象是决不可能发生的。当空
中的局部空间中存在着大量静止的、密集的水蒸气时,如果太阳的能量通过振动向地面传递
(太阳光照射大地)其路线经过该空间时,该空间水蒸气分子在纵向振动传递过程中必然产
生横向振动传递。这个空间的水汽密度并非绝对均匀,在某个局部空间必然存在着个别较稀
松的部分。当太阳光照射经过这个稀松的部分空间时,中间的水汽分子横向振动必然向四周
传递能量(向四周扩散)。由于这个扩散能量不是太大,在四周的某个界面上受到密集的水
汽分子共同阻止。四周密集的水汽分子的振动方向与横向振动传递的水汽分子的振动方向相
反,在某个界面上发生冲突,使水汽分子的振动在此得到加强。这样,这个界面上的分子振
动就比较强烈,并且依次向外逐渐衰减,出现一层层不同的分子振动状态。我们前面讲过,
颜色是分子振动激烈程度和振动轨迹在人的大脑中的感觉。在这个界面的前后深度上处处加
强的并非均匀,也存在着振动强烈的差别,所以在人看到这个空间界面上的水汽分子振动的
轨迹时就有不同的颜色出现,如红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色。又因为四周的水汽分子
浓度是比较均匀的,所以这个界面是个圆形的或半圆行的(另一半在地面上看不见),这就
是彩虹产生的原理。这里需要注意的是,产生彩虹时必须同时满足这样几个条件:1.必须是
夏季,因为在夏季里可以使地面水分迅速挥发,在空中某个空间形成密集的水汽空间,其他
季节很难做到这一点。2.必须是无大风的天气,即水汽分子基本上不流动,否则很难形成一
个均匀的圆形界面。3.必须在太阳光不太强的时候,即早晨或傍晚。在中午阳光极强的时候
很难发生彩虹现象,因为这时强烈的纵向振动所产生的横向振动也很强烈,横向振动的能量
远远大于四周水汽分子的原有振动能量。在某个空间水汽分子向四周作横向振动传递能量
时,大有“顺我者昌,逆我者亡”的趋势,四周的水汽分子遇到横向振动来的能量纷纷掉转
振动方向,向四周扩散开去,也形成不了一个稳定的界面。4.水汽空间中必须存在着局部稀
松的部分,如果这个空间水汽分子密度是绝对均匀的,彩虹现象也很难发生。
当宁静的夜晚皓月当空有时会出现月晕现象,就是在月亮周围有一个大圈,人们也称之
为风圈。它的出现意味着大风将至。月晕形成的道理与彩虹形成的道理差不多,所不同的是
它夏季很少出现,而是在其他季节出现。它的出现为什么将要刮风呢?这是因为它出现的时
候这个地区并没有风,空气是静止的,而且周边地区的带有水汽的空气浓度比较大。也就是
说这个地区是低压区,周边的高压区的空气必然向这里运动,不久要刮风。为什么它不象彩
虹那样洵丽多彩呢?原因是月亮反射的振动能量(光的强度)不大,在某个界面上空气分子
振动不够强烈,所以圈的颜色是深色的。
有时处于静止的潮湿的空气中或云雾中的灯光周围也会出现一个美丽的光环,雨后不久
的山间中也会出现这样的光环,俗称佛光,与彩虹是同样的道理。
还有一个现象在这里顺便说一下,有些邪教主或气功师在糊弄他们的信徒时,常说你们
在修炼到一定的程度时会发现我的头上或身体周围会有佛光出现。这完全是骗人的,其实这
是一种正常人的生理现象。当你闭目久了或直盯着远处某一个物体久了,体内神经(视神
经)就会疲劳,出现不连续的、交替的振动状态,即使受到连续的振动传递能量,也会出现
不连续的感觉,光也是一种感觉。所以即便是你看到气功师头上出现了光环,那也是你自己
体内一时的不适应、不正常的因素造成的,与气功师没有关系。很多人都有这样的感性经
验:当你蹲在地上久了猛然站起,就会觉得眼冒金花,就象眼前有许多银色星光飞舞。这是
体内血压突然改变造成神经传递出现不连续振动的现象所引发的,与外界物体没有关系。这
种现象与彩虹的道理有所不同。
综上所述,风、云和雨,三者之间有什么关系呢?在地球表面的某个区域,如果出现无
风无浪高温的闷热天气,就意味着这里的水汽在升腾。由于地形地貌是非均匀的,空中气温
也是非均匀的,升腾的水汽不是均匀分布而是成为团状,即形成云团。水汽升腾又引起空中
气体循环流动(某地大气层顶部热气扩散,底部冷气补充,形成循环流动),形成了风。低
空云团在风的带动下作正向运动(向高温区运动);高空云团在热气扩散力的推动下作反向
运动(离开高温区)。云团在无风的情况下,它在空中的位置是由它的振动属性决定的。在
有风的情况下,它在运动中的位置(尤其是低空云团)多数低于它的正常位置。也就是说,
它们是在低于它自身温度的空气中运动。这样,它们在运动中不断向外散热,久而久之,当
自身温度低于某个温度时就凝结成水,就要下雨了。这一点,与我们平常所说的云团遇到冷
空气变成雨的说法稍有不同。云团在低温空气中运动就加速了自身温度的降低,如果不运
动,云团温度降低很慢,很长时间才能变成水。而我们平常所看到的下雨现象多数是由云团
在低温空气中高速运动造成的。如果地球表面没有水的存在,就没有云、雨和风的存在。地
表上没有水就没有云和雨的存在很好理解,那么为什么也没有风的存在呢?这个道理是这样
的。如果地表上没有水,空气中只有氢气、氧气、氮气和二氧化碳气等,这些气体在几十度
到一百多度的温度变化范围内不会改变其物态,总是以气态的形式存在。即便是地表上出现
区域温度差,也不会出现宏观上的大量气体循环流动,不会有很大的风出现。正是由于水的
存在,它可以在几十度到一百多度的温度变化范围内改变其物态,即由液态与气态相互转
变。并且在转变过程中产生分子上下运动,进而按照上述原理形成风、云和雨。
另外,关于潮汐现象问题。世界上大多数地方的海水每天都有两次涨落。白天海水上
涨,叫做“潮”;晚上海水上涨,叫做“汐”。每个月也有两次海水的涨潮和退潮,这种现
象叫做潮汐现象。这种现象是什么原因产生的呢?古今中外的科学家都在研究大自然的奥
秘,但都没有得出满意的答案。后来英国物理学家牛顿发现了万有引力,人们好象找到了问
题的答案,实际上不然。
按照以前的理论,潮汐现象的解释是这样的:引起潮汐的原因主要是由于受月球的“引
潮力”引起的。这个引潮力是月球对地面的引力,加上地球、月球转动时的惯性离心力所形
成的合力。它的中心意思是说,当月球正对的海面上时,由于月球的吸引,有一个引潮力,
这个力的方向是垂直于地面向上的(即离开地心)。在这个力的作用下,该处的海平面就会
上升,即鼓凸起来,其他的地方就会凹下去。这个地方的海水就是涨潮,别的地方就是落
潮。月球背对的海平面上发生的情况也是如此。地球每天自转一周,一天之内,地球上的任
何一个地方总有一次向着月球,一次背着月球,所以地球上极大部分地方的海水,每天总有
两次涨潮和两次落潮,这种潮称为半日潮。而有一些地方,由于一些局部地区性的原因,在
一天之内只出现一次高潮和一次低潮,这种潮称为全日潮。不但月球能对地球产生引潮力,
而且太阳也能产生引潮力,虽然比月球的引潮力小一些,但当它和月球的引潮力叠加在一起
的时候,就能推波助澜,使潮水涨的更高。这就是以前解释潮汐现象的理论,这种解释是错
误的。
如果上述理论是成立的,地球与月球之间存在着一个吸引力,可以把海水吸引起来,使
海平面提高,那么根据这个推论,当月球正对着地球的陆地时,应该发生什么现象呢?应该
发生下列现象:在这个力的作用下,海水可以被它吸引起来,地面上的小东西也应被吸起
来。那么陆地上的落叶就应该飘起来;地面上的灰尘就应该飞扬起来;地面上轻轻的鸡毛就
要飞上天;沙漠的细粒儿也应该升起;树叶在月球正对时应该竖起来,过后再垂下来。在这
个力的作用下,海水可以潮起潮落,流来流去,陆地上的粉尘也应该飞上飞下,来回流动。
可实际情况并非如此,没有上述现象发生,说明这种假设的机理不符合实际。
那么,真正导致潮汐现象的原因是什么呢?本人认为,它是由于太阳的能量传递造成
的,即太阳光的照射造成的。我们知道,各种光都有一种能量,这种能量就是一种力的存在
形式。例如,利用激光打孔,一束极其强烈的光,突然作用到薄钢板上,可以打出一个小洞
来,这说明有一个力的存在。你不妨做一个试验:在一个极光滑的平面上,放置一个极轻的
物体,当一束量大而又极强的激光作用到物体上时,这个物体就会发生移动。太阳光的强度
没有激光那么大,但它的量要比激光大的多,因此加起来的总和是一个很大的力。这个力作
用到海面上就能使水体变形,即水面凹下去。这个力我们借助以前的术语,称其为“压潮
力”,力的方向是指向地心。我们假定在理想的情况下,当太阳光照着美洲大陆时,整个太
平洋水面上没有阳光照射,水面平整;随着地球自西向东转动,当太阳光突然从太平洋的东
海岸照射在海面上,这个压潮力就使东岸的水面下凹,水向四周涌动。这时,太平洋的东岸
(美国)就是落潮,西岸(中国)就是涨潮。随着地球的转动,太阳光照射的水面越来越
大,凹坑的中心不断西移,部分水体被推向西边。到了下午,被压水面的凹坑中心又不断西
移,过了洋面的一半,海水又向东涌动,这时,太平洋的东岸(美国)就是涨潮,西岸(中
国)就是落潮。由于地球上各个大洋都是连通的,当太平洋上的水面被太阳光产生的压潮力
压凹时,部分水体就会涌向大西洋和印度洋等处,这些地方就会涨潮。从地球的赤道上来
看,太阳光照射在太平洋上的时间几乎占一天的一半,而照射在美洲大陆、大西洋、非洲大
陆和印度洋约占一半。太阳在照射地球赤道的过程中,洋面与陆地是间杂的,所以,在太平
洋的半天照射过程中,太平洋中形成一个潮水涨落周期,而地球的另一半形成一个潮水涨落
周期。由于它们是连通的,相互产生作用,所以在每个洋面上全天就产生两个潮水涨落周
期,即白天一次涨落,夜里一次涨落。由于光的移动速度快,水的移动速度慢,所以潮水具
有滞后性。加之东西方向洋面上陆地的阻隔,水面具有荡来荡去的特性,所以长期下来形成
浪潮的运动与太阳运行出现不同步现象。又由于太阳在太平洋上照射的时间不到半天,约11
个小时多一点,所以每次某个海岸的涨落时间不是固定的,约滞后45分钟左右,因此对于涨
潮的时间,民间有“日迟三刻”的说法。全世界大部分的海岸,潮水的涨落都是两次,即半
日潮。但有些地区的特殊地形,如海面有三面的陆地或岛屿与大洋隔绝,只有小的水域连
通,大洋的互动对其影响不大,只受太阳光照射时一次性作用,潮水的涨落只有一次,即全
日潮。(参照图解)
在太阳光照射地球的过程中,月亮围着地球转,在有些时候、有些地方它遮挡太阳光。
在它遮挡的区域(海面上)就没有压潮力,而四周没遮挡的区域却有压潮力,四周的水体就
会被压过来,因而被遮挡的区域海水就会升高。但这决不是月亮的引力所致,与月亮的引力
几乎没有关系,这只是月亮影响太阳光向地球的照射而造成的。月亮运行的影响,使地球在
转动过程中海水运动产生影响,每月有两次潮水涨落周期,即每月的朔月和望月(初一和十
五)左右。
由于地球饶太阳运转轨道不是绝对的圆,有近日点和远日点之分。近日点太阳照射地球
的强度大于远日点,海面的压潮力也有差别,所以在一年之中海水也有两次潮水涨落周期。
总之,潮汐现象只与太阳向地球传递的能量有关,与太阳和月亮对地球的吸引力无关或
关系不大。太阳光产生的压力作用在陆地上的各种粉尘、细末和落叶时,它们不会产生运
动,因为有地面托着,大家都会理解,而太阳和月亮的引力只对海水产生作用,对地面上各
种轻的物体不产生影响,却很费解。
根据上述道理,我们再来谈谈固体潮问题。地球上发生的固体潮现象,现在的科学理论
普遍认为是由于月亮的引力造成的,这显然也是不对的。这种现象也是由于太阳向地球传递
能量而造成的。当太阳照射洋面时,传递的能量大部分被水体所吸收,对地球内部的固体部
分没有太大的影响。当太阳照射陆地时,所照的部分陆地就会温度升高,因此就有一部分温
度或能量向内部传递,也可以理解为妨碍了此处的由内向外的地球散热,因此此处地球内部
的某个深度上的岩石或其它物质就会温度升高,体积膨胀,此处陆地表面就会鼓起来。然
后,随着地球的自转,阳光照不到此处了,此处的地表温度下降,逐步地在某个深度上的岩
石或其它物质就会温度下降,体积收缩,此处陆地表面就会降起来。地球不停的自转,这种
现象就会呈周期性地发生,这样就形成了固体潮现象。某个地方发生半日潮或全日潮,完全
取决于它在地球上的位置。
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