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天上的水汽要變成雨雪降下來必須具備兩個條件,一個是必須有一定的水汽飽和度(主要與溫度有關),另一個是必須有凝結核。

1人工降雪的理論依據

因此,人工降雪首先必須天空里有雲,沒有雲就象巧婦難做無米之炊一樣,下不了雪。能下雪的雲,棸0℃以下的「冷雲」。在冷雲里,既有水汽凝結的小水滴,也有水汽凝華的小雪晶。但它們都很小很輕,倘若不存在繼續生長的條件,它們只能象煙霧塵埃一樣懸浮在空中,很難落下來。我們在冬天裡經常能看到大塊大塊的雲彩,就是不見雪花飄下來,因為組成這些雲彩的雪晶太小,克服不了空氣的浮力,降水能力很差。如果在雲層里噴撒一些微粒物質,促進雪晶很快地增長到能夠克服空氣的浮力降落下來,這就是人工降雪的功勞。

2人工降雪必須的物質

噴撒什麼物質能夠促使雪晶很快增長呢? 早期,人們各顯神通採用過許多有趣的方法。這些方法主要有:在地面上縱火燃燒,把大量煙塵放到天空里;用大炮襲擊雲層;利用風箏高飛雲中,然後在風箏上通電,閃放電花;乘坐飛機鑽進雲層噴洒液態水滴和塵埃微粒。但是,這些方法的效果都很不理想。 直到1946年,人們才發現把很小的乾冰微粒投入冷雲里,能形成數以百萬計的雪晶。當年1l月3日,有人在飛機上把乾冰碎粒撒到溫度為-20℃的高積雲頂部,結果發現雪從這塊雲層中降落下來。
這裡所說的乾冰不是由水凍結的冰,而是二氧化碳的固體狀態,很象冬天壓結實的雪塊。乾冰的溫度很低,在-78.5℃以下。把乾冰晶體象天女散花似地噴撒在冷雲里,每一顆二氧化碳晶體都成為一個劇冷中心,促使冷雲里的水汽、小水滴和小雪晶很快地集結在它的周圍,凝華成較大的雪花降落下來。
現在常用碘化銀來人工降雪。碘化銀是一種黃顏色的化學結晶體,平時作為照相材料里的感光劑使用。碘化銀的晶體與雪晶的六角形單體尺寸非常相似,它們單體里的原子排列也十分近似,兩者的晶格間距也很接近(碘化銀是4.58埃,雪晶是4.52埃)。因此,把碘化銀微粒撒在降水能力較差的雲層里,使它「冒名」頂替雪晶,便能讓雲中的水汽和小水滴在「冒名」的晶體上凝華結晶,變成雪花。

3人工降雪的操作方法

怎樣把這些凝結核散布到雲層中呢?現代人大多使用大炮,把化學藥品裝在炮彈里,然後用大炮發射到雲層里去的。不過這種方法噴撒不均勻,藥品浪費較大,增加了人工降雪的成本。還有人把它們裝在土火箭里,讓火箭飛到雲里去噴撒。
一般來說,人工降雪比人工降雨的成功率更大。人工降雨可以增加大約20%的雨量,而在高山高寒地區,人工降雪卻能增加30~40%的降水量。這是因為高山高寒地區,溫度低,水汽容易達到飽和狀態,同時,雪晶比雨滴更容易形成。只要人工給大氣增加一些結晶核,比較容易促進降雪。
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