梅乐芝经理的科普文章 (五)(2/4)
桑拿的起因是空气中水蒸汽含量快达到极限了。
这样人体排出汗很难挥发,都附着身体表面。
感觉粘乎乎的,很不舒服。
夏天时,副热带高气压笼罩着长江流域(参见16页图),气温高,空气对流弱,风少而小。
尤其城市中缺乏植被进行辅助降温,导致整天闷热。
气温虽然不如新疆高,但人体自身降温措施失效,躲在哪里都没用。
空调可以使某密闭空间温度适宜,后果是恶化整个外部环境,并且恶化效果大于密闭空间的适宜效果。
至于大多少,要看空调的效率高低了。
所以桑拿天气还有一部分的人为贡献。
地表泥土为主,含水量大,储存的热量大,散热时空气中的水蒸汽、云都是妨碍散热因素。
所以晚上散热效果不佳。
在地球同纬度的其他地区,大量都是沙漠。
都是副热带高气压和人共同惹的祸,撒哈拉沙漠史前还是草原呢。
当然气候是主要因素,环境太脆弱,人只不过小小地推了一把,就让环境万劫不复。
同样的情况也出现在新疆东部和甘肃、内蒙西部。
在热带,气温一直很高,不存在四季情况,只存在雨季和旱季。
而雨季和旱季交替依赖季风的风向。
而暖湿气流只能来自海洋。
西双版纳,旱季是11月到来年4月,雨季是4月到11月。
那么对应的季风情况,就是11月到4月,刮东北风,所以旱季。
4月到11月,刮西南风,风来自印度洋,所以雨季。
而太平洋的气流最远可以抵达青海西宁,大西洋的气流最远抵达新疆伊犁河谷。
青海和新疆大部分地区,甘肃中西部,内蒙中西部,没有海洋气流抵达。
如果没有喜马拉雅山脉及青藏高原,印度洋的气流估计可以抵达。
经常光顾这里的气流主要是西伯利亚寒流,因此降雨量很小。
地貌以草原、沙漠为主,水主要来自冰川融化。
在内陆河流经的地方形成绿洲和贸易中转站,间或可以进行农业种植。
近几十年全球气候快速变暖,导致冰川积累不足,逐年退后,依赖冰川融水的地区水供应日渐窘迫。
(本章未完,请翻页)思考:
1中国耕地面积,目前集中在华南、长江流域、华北和东北。耕地对水供给的要求较高。而草原要求很低。在历史上,长城是防御草原游牧部落进攻的主要屏障。农业耕作,对降雨量达要求是400毫米,中国的400毫米降水线和长城的路线比较吻合,这个是巧合吗?
2昼夜温差小的区域应该有什么要求呢?那些是主要因素?
3空气中水蒸汽含量使用湿度来描述,湿度达到100%就说明目前空气中的水蒸气达到最大量了,无法再增加了。
湿度和温度密切相关,温度越高,空气中允许存在的水蒸气越多。
通常的湿度都是指当前温度下,空气中水蒸气的数量和最大可存在值的比例关系,称为相对湿度(绝对湿度是指水蒸气和空气数量的比例关系)。
桑拿天气,湿度接近100%,在自来水管道上,可以看到凝结大量水滴,为什么?
另外地球上最干燥的地方在南极,为什么?
阿塔卡马沙漠为什么比不过?
4早期文明,周围都有大河。埃及有尼罗和,苏美尔有幼发拉底河和底格里斯河,印度有恒河,中国有黄河。为什么?希腊没有大河,但其文明却扩散到地中海和黑海区域。而那些有大河的文明,却没有扩散开?
5水稻种植,中国长江流域被认为是世界最早的。后发现中南半岛同时期也有种植。无论那里起源,从这种作物的名称就知道,缺乏大规模推广的可能性。五谷(或)中,共有的四谷对水的需求较小。但很多干旱区域都产水稻,比如新疆阿克苏、甘肃张掖、山西太原,找寻原因并判断,那里可以移植?
6中国历史上,有好几次气候大规模变冷、变旱,导致物种生存范围巨变。
8000年前,青藏高原变冷,在长江黄河上游的农业部落搬家。
5000年前,大象从甘肃分布到北京,随后南迁。
春秋中期,黄河流域变冷变旱,原本还有犀牛在此游荡。
北宋末年,河南的竹子全部冻死,后来北方很难再有竹子存在。
明末,整个北方都寒冷干旱,农业歉收或绝收。
其他时期间或有中小规模气候变动。
游牧部落大规模入侵,背后的气候因素也是一大推手。
从黑海到鄂霍次克海(唐:少海)的游牧部落,在定居文明的历史记载出现时,可体会气候的冷暖变迁。
能找到气候变暖、变湿的时期吗?
7金星大气稠密,主要是二氧化碳,这种气体有利于热量积聚,不利于散发,所以表面温度可达400c。地球气候变暖,空气中二氧化碳含量增加。二氧化碳含量增加也导致气候变暖。那么究竟哪个是因?那个是果?或许这种简单判断并不合适。
8航天飞机,在太空中,太阳晒着地方温度超过100c,阴影的地方温度为-100c。新疆的昼夜温差虽大,但远远不能和这个比。地球大气虽然不够稠密,现在感觉到它的可贵了吧。如果稠密到金星的程度,昼夜温差就基本消失了,就没办法吃水果和粮食了。总之,地球最好。
水到了100c就沸腾,称之为沸点,在0c就凝结,称之为冰点,这是通常情况。
在一些情况下,沸点温度和冰点温度发生变化。
在高山上烧水,水很快就烧开了,却不怎么烫。
如果用温度计测量,就发现温度低于100c。
水在开始加热后,微量水就可能进入气态形成微气泡,在气泡内,水蒸气变成水和水变成水蒸气同时在发生。
当温度上升,气泡内的压力上升,到一定程度时,水蒸气和水相互转化达到平衡(此时平衡压称之为此温度下的蒸气压)。
温度越高,对应的平衡压越大。
当气泡平衡压等于外面的大气压时,气泡就可以上升到水面,水就进入沸腾状态。
此时对应的温度就是沸点。
如果外面大气压降低时,沸点对应的气泡平衡压自然降低,平衡压降低意味着对应的温度降低。
即沸点温度下降。
所以,气压大小决定了沸点的高低。
水的沸点变化:02个大气压,60c,05个大气压,80c,1个大气压,100c,2个大气压,120c。
在深海海底,热泉冒出的水温是400c。
烧开水的目的是杀死水中的细菌、寄生虫卵等。而高山上的沸水温度低,无法有效杀死细菌,就失去了烧开水的效果。同样做饭也不容易熟。高压锅就是锅密闭起来,里面气压超过海平面气压,水要超过100c才能沸腾,这样做饭烧菜熟的快,烧得烂。高压锅都有放气阀门,当压力超过限定值时,就开始放蒸气,保证压力锅不会爆炸。
水中0c结冰,体积膨胀。这个是与多数物质不同的地方。如果限制水的体积膨胀,水就无法结冰。在电视会看到花样滑冰,这些冰上舞者的鞋子下部是冰刀。冰刀的刃很窄,加上人的重量,就直接压人冰中,而被压的细条冰体积减小,恢复成为水,这样有水起润滑作用,滑冰就很轻松。当冰刀离开刚刚形成的水槽后,这些水很快又结成冰。
空气被加热时,体积会膨胀,而重量不变,那么密度就减小。周围空气密度不变时,这些热空气就因为浮力升上去了。同理,当空气变冷后,体积减小,密度增加,就下沉了。所以家里生火做饭,锅是放在火上面,这样可以最大幅度地利用热。北方有暖气供应的地方,暖气片都放在窗户下面,这样窗外的冷空气进来,就直接下沉到暖气片上,很快就被加热了。
水比较特别。
在4c时,加热体积增加。
降温体积也增加!
也就是说水的密度最大不是0c(大多数液体都是在凝固点密度最大),而是4c。
河水结冰,冰本身浮在水面上,而冰下的水里面,从上到下,温度是0c到4c,生活中水中的鱼类,就可以待在最高温处,4c的河底。
倘若冰密度比水大,那么整个河、湖,甚至海在冬天都变成冰的世界,水中的多数复杂生命不能呼吸而无法存活。
不过水结冰后体积变大,带来一些问题,生命的基本构成是细胞,内部充满了水。
当这些水结冰时,细胞膜就撑破了,生命无法存活。
(某些两栖动物,细胞内有防冻液,在全身都冻在冰中时,细胞保持液态)
水的这些特性:存热性最好、固态体积大于液体、4c密度最大。使得生命成为可能,所有的生命,组成身体的物质中大部分都是水。比如人体大约70%是水,人体密度和水差不多。所以人学游泳是比较容易的,尤其是刚出生的婴儿,已经在水里面生活了九个月。
地球上生命非常顽强,从深海海底到高山之巅,从万年的冰中,到咸涩的盐池,生命无所不在。但是地球有一个广阔的地方,居然没有任何生命,这里比手术室的灭菌条件还要严酷。在智利北部的阿塔卡马沙漠,多年不曾降雨,地面没有一点水分。看起来算不上最严酷的地区,却因为没有一点水,成为生命的禁区。
夏天冰淇淋、冰棍(现在还有吗?
)很受欢迎。
在吃到嘴里瞬间,舌头感到冰冷,表明热量正离开舌头进入冰淇淋。
慢慢地冰淇淋化为甜香的液体,此时温度并没有提高。
在这个过程中冰吸收的热,称为熔化潜热。
等冰吸饱了潜热,就全部化为水,再吸热,水才升温。
烧开水也有同样情况,水到了100c,再吸热,成为100c的水蒸气。
温度保持不变。
如果没有热量补充,就变不了水蒸气。