“呼风唤雨”不是梦

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  2007年入夏以来,人们谈论最多的环境话题就是太湖爆发蓝藻,导致江苏无锡整个城市自来水供水中断的问题。为缓解太湖蓝藻灾情,2007年5月31日下午和6月1日凌晨,在太湖地区实施了火箭人工增雨作业,取得了明显的增雨效果。这次人工增雨在太湖周边布设作业点8个,共发射火箭弹39枚,增加了太湖水容量。太湖周边普降中雨,局部大雨。有43个监测站降水量达到20毫米以上。随着科学技术的发展,人类已能够采用多种方法影响天气,“呼风唤雨”已不再是幻想。
  
  人工降雨
  
  早在几十年前,人类就已采用人工方法来实施降雨。迄今人工降雨一直沿用撒播干冰或碘化银等物质的传统方法。现在,专家们又研究出一些更简便、成本更低、效果更好的人工降雨的方法。
  俄罗斯专家研制成一种新型的人工降雨剂,经过对风向、风力、气温和湿度的精确计算,利用飞机将这种药剂带入云中,就能在严格限定的区域上空,于短期内下足大约二三个月的雨量。
  美国科学家发现,在海洋表面有大量细菌浮在海面与海藻之间,它们进入大气层,就能导致海上降雨。根据这一发现,他们做了一个试验:从海洋里收集各种附着细菌的海藻,将它们研成粉末,放入充满水蒸气雾的密室中,结果发现有20多种细菌能使水汽形成水滴,导致降雨。因此可以预见,不久的将来可利用细菌代替碘化银进行人工降雨。
  俄罗斯科学家正在研究一种在晴空无云的天气条件也能人工降雨的方法,这对于传统的必须在空中有云层的条件下进行人工降雨的气象科学来说,无疑是重大的突破。这种方法是:用功率强大的喷雾机向空中喷水雾达到足够的高度,水雾能降低空气的温度(据计算,每0.5克水能使1立方米空气的温度下降1℃),促使下层的暖空气上升,上升的气流又把水雾带到更高处。
  水雾造成的低温使空气中原有的水汽凝结成细小的水滴。采用这种方法,向空中喷1吨水,可获得1 000吨雨水,效率极高。
  
  人工降雪
  
  为了解决老天不下雪而又需要用雪的问题,科学家们研究出多种人工造雪技术。
  1984年,在南斯拉夫萨拉热窝举行的第14届冬季奥运会期间,组委会就曾准备了许多架“雪炮”,以备急用。这种“雪炮”是大口径的水泵,在寒冷的天气里,能把抽上来的水,对着需要雪的地方上空喷射,水珠从天空洒落下来,就凝结成许多松软的雪花。
  科学家们还发现了一种能够用来造雪的细菌,被称为“水核活性菌”,如在喷洒的水中加入这种细菌,水结冰的速度就会加快,因而不需要事先消耗能源来对喷洒的水进行降温处理,便能获得足够厚度的雪。利用这种细菌进行人工造雪,可以大大降低成本。
  瑞士专家发明了一种人造雪,它用聚丙烯基材料制成,呈簇状或片状,能长时间不融化。使用时用喷射筒将“雪片”喷出,使之分布于所需要之处。这种人造雪可用于补充天然雪不足的地方,例如滑雪赛场的起跳台、越野滑雪道等。
  日本一家公司经过几年的努力,研制成功一种大型的人工模拟降雪机,该机器由电脑对气温、湿度、风和云等气候因素进行控制调节,模拟大气中形成降雪的条件,能使雪花从天而降。在一次试验中,降雪量在24小时达到30厘米。
  
  人工消雾
  
  早在50多年前,英国就进行了人工消雾的试验。1943年11月,英国的一座机场被浓雾笼罩,影响飞机的起降,当时机场工作人员试用煤油燃烧加热空气来驱雾,取得了不错的效果。后来,这种加热消雾法成为一种常用的方法。除了加热法,人工消雾还采用吸湿法和混合法。吸湿法,就是在雾中喷洒吸湿性物质(如岩盐等),让它迅速吸收四周水汽,然后落到地面;混合法,就是用直升机在雾层上面缓慢推进,利用螺旋桨的下冲气流,将上层干燥的空气推进雾中,干湿两种空气混合后,可以破坏雾中水蒸气的过饱和状态,促使雾滴蒸发,因而使雾消散。
  随着科学技术的发展,人工消雾的方法越来越多。
  美国专家发明了一种喷洒液态二氧化碳消雾的新方法。在盐湖城进行的一次消雾试验中,一架单引擎飞机的机身下方挂着装满液态二氧化碳的钢桶,在有浓雾的空间进行喷洒,结果只用了4千克液态二氧化碳,就成功地消除了一片长14.5千米、宽3.2千米和厚18米的浓雾,其除雾效率要比常用方法高得多。
  意大利米兰市国际机场利用地下热水来消雾也取得了很好的效果。该机场利用水泵将1.6千米处的地下热水抽到跑道两旁的散热器中,其散发的热量可以将机场的浓雾驱散到离地面16米以上的空中,从而保证地面清晰,使飞机起降时有良好的能见度。
  
  人工消雹
  
  人工消雹具有很大的难度,因为:1.为了调查大块雹雨云的现场条件,需要驾驶飞机进入这块云中,但这样做非常危险;2.不同的冰雹有不同的结构,并且自然过程变化多端,难以找到一种普遍适应的方法,使冰雹在每种情况下都可减少或消除。尽管如此,科学家们还是寻找到一些人工消雹的方法。
  法国科学家研究出一种“声音消雹法”,就是利用一种特制的装置,每隔7秒钟使垂直安放的圆锥管内的瓦斯发生爆炸,产生强大的声波,在这种强大声波的作用下,使冰雹变成雨或雪。采用这种方法能使半径为0.5千米的地区免遭冰雹之害。
  俄罗斯专家也研究出一种人工消除冰雹的方法:用火箭或榴弹将大量的催化剂直接射入云中,使所有的液态水在很短的时间内快速冻结,从而使冰晶没有时间增长成为软雹而起到消雹的作用。
  
  人工消雷
  
  频繁产生的雷电经常给人类带来巨大的危害和损失,因此科学家们正在想方设法对付雷电,进行人工引雷或消雷的试验。
  一种消雷的试验是:在雷雨尚未到达成熟阶段之前,利用高射炮和火箭等把大量的金属粉或包着铝箔的尼龙纤维(长约10厘米)发射到云中,这些导电性良好的物体进入云中后,可以大大改善云的导电性能,起到分散云中电荷的作用,云中不能形成电荷中心,也就减少了产生雷电的可能性。
  另一种消雷的试验是:在离地面10多米高的空中,架设几根10千米长的金属线,金属线与产生高电压的装置相连接。当该地区上空出现雷雨云时,就开动高电压装置给金属线施加几十万伏的高压电,这时在金属线上就会产生电晕放电,大量的电子便从金属线上跑到空中去。这些电子很快被空气分子或悬浮的灰尘等“捕获”,于是在空气中形成许多电离子,这就是人工制造的电荷。这些人造电荷被上升气流带到云中,附着在水滴或冰晶上,使雷雨云中到处都有电荷。这样,就有可能消除云中一些电荷中心,从而防止雷电发生。
  此外,人工影响对流云也是一种抑制雷电产生的方法。研究表明,云中的起电过程与云中冰相的出现有关,如果能在雷雨云形成之初就向云中播撒大量的人造冰核(碘化银),使得云中的过冷水滴提前冻结成冰晶,并从云中掉下来,就有可能在雷雨云成熟之前使之消散,从而减少雷电的发生。
  日本专家研究出一种利用激光改变雷电走向的方法,就是通过反射镜将激光射向雷雨云,在空气中形成电流容易通过的高温等离子体,将雷电引向避雷塔。
  美国科学家发明了一种雷电消除器。这种装置的制作很简单:几百根钢筋竖在插进土壤中的大口径空心金属管上面的开口中。它看起来像避雷针,但它的作用机理与避雷针不同。它防止的不是雷电本身,而是不可见的雷电前驱波,即可使大气击穿的静电放电,使静电放电的密度不足以击穿大气。
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