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美國科羅拉多州森林中的雪

降水形式的一種,是從中降落的結晶狀固體,常以雪花的形式存在。雪是由小的冰顆粒物構成,是一種顆粒材料英語granular material,它的結構開放,因此顯得柔軟。雪花有多種的形式和大小。降落過程中的雪被融化後又重新凍結會形成球狀降雪,此類降雪有冰雹冰丸英語ice pellets米雪英語snow grains

雪降落的過程被稱為下雪降雪。降雪一般形成於溫帶氣旋周圍、空氣向上運動的區域中。雪可能會伴隨著暖鋒的天氣系統里向極地方向降落。在有著相對溫暖的水體存在的地方(比如湖泊),大湖效應降雪顯得重要。大湖效應的降雪一般發生在暖湖的下風處、溫帶氣旋後的寒冷的氣旋氣流中,可以在局部區域造成大量降雪。雷打雪可能發生在氣旋的逗號頭裡和大湖效應的降水帶里。在山區,上坡氣流在上升過程中在山坡的迎風英語Windward and leeward面達到臨界點,如果這時空氣夠冷的話,也可能有降雪發生。降雪量以及對應的雪水當量降水量可以由各種雨量計測得。

形成[編輯]

  • 雪是從大氣中的水蒸氣直接凝華或水滴直接凝固而成。雲中的低溫使得小水滴結成冰晶,當氣溫夠低時,冰晶落到地面仍是雪花時,就是下雪了。雪在融化時會吸熱,所以融雪時地面氣溫會比下雪時低。

條件[編輯]

  1. 大氣中需含有較冷的冰晶核。
  2. 充分的水氣。
  3. 氣溫在0℃(冰點)以下。如該冷空氣相當強烈,並帶著濕氣,1℃至10℃的氣溫同樣可以降雪。

能降雪的地方[編輯]

氣候區屬中緯度至高緯度(即大約於南回歸線以南/北回歸線以北地區)的地方就會有降雪的機會,如果於低緯度地方中有些地勢高於海拔2000米的高山或高原也有同樣的機會。

海洋氣流也能間接影響該區下雪的機會率,如果在高緯度地區一帶有較多暖流支配,會減低該區下雪的機會(例如日本本州九州一帶)。

雪花[編輯]

不同形狀的雪花
片片雪花
外套上的雪花。

雪花是在內由微小的晶互撞黏在一起後形成豐富多樣的形狀。沒有兩個雪花是完全相同的,但雪花仍然謹守著最初的冰晶基本的六角形對稱標準結構。透過顯微鏡可以看見雪花錯綜複雜的構造大多都是六角形的,而雪花的中心一定呈現出對稱的六角形,它之所以有這樣的形狀,是因為它要在平面上以最有效率的方式佈置,它是結晶學的研究對象之一。

天氣非常寒冷時,冰晶不易黏在一起,雪呈細粉狀的小雪珠。雪珠是雲中溫度低於攝氏零度的許多小雲滴在冰晶上互相碰撞凝結而成,仔細觀察雪珠的形狀,可以看出小雪珠是由許多細白的冰粒聚集而成的。當冷空氣逐漸向前推移,上升氣流減弱,雲中水氣直接在冰晶上凝結成較大的形態,此即我們所見到的雪花。如果溫度接近冰點,則會落下溼雪,形成較大的雪花,特別是無風的時候。大型的星形雪花直徑可達5到7公分。多數的雪花在落下地面的途中會融化成,只有當接近地面的空氣夠冷,才能讓雪花落到地面成雪。

威爾遜·班特利英語Wilson Bentley是第一位的雪花拍攝者。[1]開普勒曾寫過一本研究雪花結構的書,叫《六角的雪花》(De Nive Sexangula)。[2]科赫曲線形狀很像雪花。

電子顯微鏡下的雪花
 
 
 
 
 
 
日本的 Tsuzumi,一種不常見的雪晶,因形狀像沙漏鼓而得名 

紀錄[編輯]

世界最高的季節降雪量有2,896 cm(1,140 in),是於1998-1999降雪季節在美國華盛頓州貝靈厄姆附近的貝克山滑雪場英語Mount Baker Ski Area處測得。[3]此前的記錄為2,850 cm(1,120 in),是於1971-1972降雪季節在美國華盛頓州的瑞尼爾山測得。[4]

世界最高年平均降雪量有1,764 cm(694 in),[5]是於1981-2010年間在日本青森縣酸湯溫泉英語Sukayu Onsen處測得。

北美最高的年降雪量為1,630 cm(641 in),[6]是在美國華盛頓州的瑞尼爾山測得。

世界最深的雪深有1,182 cm(465 in),是於1927年2月14日在日本伊吹山的高度為1,200 m(3,900 ft)處的山坡上測得。[7]

北美最高的雪深為1,150 cm(451 in),是於1911年3月在美國加州塔馬拉克英語Tamarack, California2,100 m(7,000 ft)高度處測得。[7]

世界上人口超過百萬的大城市中降雪最多的城市是日本的札幌市,年平均降雪為595 cm(234 in)。

雪的融化[編輯]

當有能量輸入的時候,積雪會由固態轉變為其他形態。使積雪融化的能量可能來自下列途徑:輻射(太陽發出的短波輻射或者長波熱輻射)、傳導(當氣溫高於0℃時),或者通過落入積雪的,溫度超過0℃的雨滴。積雪的融化速度,不僅取決於所輸入的能量的多少,也取決於當時的氣溫濕度。具體說來,空氣越乾燥,積雪融化的速度越慢,因為此時雪更容易升華——即固體不經由液體,直接轉變為氣體的過程——而升華需要較多的能量,這使得周圍的積雪被冷卻,從而減緩了融化的速度。

通過「濕球溫度」和「露點溫度」,我們可以界定積雪融化過程的三個狀態。「濕球溫度」指的是從乾濕計的濕球溫度計上讀出的溫度,該溫度始終低於大氣溫度——即使大氣相對濕度為100%的時候也不例外。而「露點溫度」指的是,空氣中所含的氣態水達到飽和,從而凝結成液態水所需要的溫度。露點溫度又總是低於濕球溫度。

  • 當濕球溫度低於0℃的時候,積雪升華。這個過程十分緩慢,而此時積雪也保持乾燥。在相對濕度小於20%的時候,升華甚至可以在7℃的氣溫下進行。
  • 當濕球溫度高於0℃,而露點溫度低於0℃的時候,積雪熔解。這時,固態的雪既轉化為氣態,同時又轉化為液態。
  • 當露點溫度也高於0℃的時候,積雪會融解,也就是說,積雪只從固態轉變為液態。這時積雪融化的速度最快。

舉例來說,在相對濕度為50%的時候,當氣溫低於3.5℃時,積雪升華;當氣溫介於3.5-10℃之間時,積雪熔解;當氣溫高於10℃,則積雪融解。

雪對人類社會的影響[編輯]

雪與冰在中國文化內象徵純潔,如成語「冰清玉潔」。

農業[編輯]

降雪有可能會對農業有利,比如中國就有「瑞雪兆豐年」之說。積雪可以成為隔熱層英語thermal insulation,保持土壤的熱量,使得農作物不被低於冰點的天氣傷害。[8][9][10]雪融下去的水留在土壤里,給莊稼積蓄了很多水,對春耕播種以及莊稼的生長發育都很有利。雪中含有很多氮化物,在融雪時被融雪水帶到土壤中,成為最好的肥料。雪還能消滅害蟲,減少蟲害的發生。用雪水澆灌作物可以增加產量,提高品質。[11]

雪文化[編輯]

娛樂[編輯]

牛津的學生們正在製造一個大雪球

有很多種冬季運動和娛樂方式都依賴於雪,比如滑雪[12]單板滑雪[13]雪地摩托[14]踏雪健行、滾雪球,堆雪人等。

雪還可以被用於雪雕,是在嚴寒國家盛行的戶外藝術之一。雪雕主要就是將當做塑形的材料,把它捏成固定的形狀,再組合起來並修整細節,跟沙雕的原理頗為相近。很多寒冷地區城市都會在冬季舉辦冰雪節英語List of ice and snow sculpture events冬季狂歡節英語Winter carnival,雪雕和冰雕都是冰雪節的重要組成部分。比如在中國東北地區是雪雕藝術發達的地區,特別是哈爾濱太陽島風景區每年都會舉辦規模盛大的雪雕藝術博覽會

雪害[編輯]

火車被雪阻塞著
  • 造成凍傷
  • 雪融後造成水災
  • 阻塞交通
  • 路面濕滑,容易滑倒
  • 積雪過厚導致建築屋頂坍塌
  • 雪崩

地外行星的雪[編輯]

已知在火星的高緯度地區有很少量的雪。[15]土星的衛星土衛六上,有可能存在一種由碳氫化合物構成的「雪」。[16]

雖然在金星上幾乎沒有水,但也存在一種與雪非常類似的自然現象。麥哲倫號探測器在金星最高的山峰上拍到了高反射的物質,它和地球上的雪非常類似。這種物質的形成過程可能與雪的形成類似,但要求的溫度很高。因為其高揮發性,它不能在地表凝結,因此成為氣體上升到較冷的高地,然後在那裡凝結並降落。這種物質的成分還不能確定,有可能是元素或硫化鉛(方鉛礦)。[17]

參看[編輯]

參考文獻[編輯]

  1. ^ Chris V. Thangham. No two snowflakes are alike. Digital Journal. 2008-12-07 [2009-07-14]. 
  2. ^ Kepler, Johannes. De nive sexangula [The Six-sided Snowflake]. Oxford: Clarendon Press. 1966 [1611]. OCLC 974730. 
  3. ^ USA Today. NOAA: Mt. Baker snowfall record sticks. 1999-08-03 [2009-06-30]. 
  4. ^ Mount Rainier National Park. Frequently Asked Questions. National Park Service. 2006-04-14 [2009-06-30]. 
  5. ^ JMA. JMA. [November 12, 2012]. 
  6. ^ Annual Snowfall Totals at Paradise, 1920 to 2011. National Park Service. 
  7. ^ 7.0 7.1 Christopher C. Burt. Record Snow Depth (for an official site) Measured in Japan. Weather Underground. 
  8. ^ 瑞雪兆豐年. 冰雪館:奇妙的固態降水──雪. 中國科普博覽. [2013-12-02]. 
  9. ^ 雪的保溫作用. 冰雪館:奇妙的固態降水──雪. 中國科普博覽. [2013-12-02]. 
  10. ^ M. Baldwin. How Cold Can Water Get?. Argonne National Laboratory. 2002-09-08 [2009-04-16]. 
  11. ^ 瑞雪兆豐年的科學依據:降雪的益處. 中國天氣網. 2008-11-17 [2013-12-02]. 
  12. ^ Christopher Clarey. NAGANO '98; Building a Better Snowman Through Science. New York Times. 1998-02-01 [2009-07-08]. 
  13. ^ Sam Baldwin. Skiers vs Snowboaders: The Dying Feud. SnowSphere.com. January 2006 [2009-07-08]. 
  14. ^ Snowmobiling Facts. International Snowmobile Manufacturers Associations. 2006 [2007-04-23]. 
  15. ^ Anne Minard. "Diamond Dust" Snow Falls Nightly on Mars. National Geographic News. 2009-07-02. 
  16. ^ Carolina Martinez. Massive Mountain Range Imaged on Saturn's Moon Titan. NASA. 2006-12-12. 
  17. ^ Carolyn Jones Otten. 'Heavy metal' snow on Venus is lead sulfide. Washington University in St Louis. 2004 [2007-08-21]. 

外部連結[編輯]

媒體[編輯]