·黃帝內(nèi)經(jīng)365·
·第一章 生氣通天·
·第六節(jié) 地理·
三、大氣現(xiàn)象(028)
人類生活在地表之上、大氣之中,我們慣常見到的大氣現(xiàn)象包括風(fēng)、云、霧、雷、雨、雪、露、霜、雹,以及極光、海市蜃樓、虹、霓、暈、霞等,這些現(xiàn)象古今皆同。我們?cè)谟懻摗饵S帝內(nèi)經(jīng)》對(duì)大氣的認(rèn)識(shí)之前,先與大家一起復(fù)習(xí)一下現(xiàn)代天文氣象學(xué)對(duì)大氣現(xiàn)象的解讀,這對(duì)我們理解《內(nèi)經(jīng)》氣象醫(yī)學(xué)思想以及防病治病有極大幫助。
一切大氣現(xiàn)象的原始動(dòng)力都是太陽(yáng)輻射(陽(yáng)為主導(dǎo))。大氣吸收太陽(yáng)的熱能,推動(dòng)空氣的升降運(yùn)動(dòng)和氣壓系統(tǒng)的變化活動(dòng),使地球上海陸之間、南北之間以及地面與高空之間的能量物質(zhì)不斷交換,生成復(fù)雜的天氣變化。而天氣變化從現(xiàn)象上來講,絕大部分是大氣中水分變化的結(jié)果。試分述如下:
(一)風(fēng)。
氣象學(xué)上給風(fēng)所下的定義是空氣相對(duì)于地面的水平運(yùn)動(dòng),用風(fēng)向、風(fēng)速(或風(fēng)級(jí))表示。形成的原因,有兩個(gè)關(guān)鍵的因素:空氣和氣壓。
風(fēng)是氣壓梯度力作用的結(jié)果,而氣壓的變化,有些是地表受熱不均勻引起的;有些是風(fēng)暴引起的;有些是在一定的區(qū)域上,大分子被迫從氣壓相對(duì)較高的地帶流向低氣壓地帶引起的。我們可以從以下三個(gè)方面來理解風(fēng)。
首先,太陽(yáng)輻射造成地球表面受熱不均勻,引起大氣層中壓力及冷暖分布差異,暖空氣膨脹變輕后上升,冷空氣冷卻變重后下降,空氣沿水平運(yùn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)形成風(fēng)。如在赤道和低緯度地區(qū),日照時(shí)間長(zhǎng),太陽(yáng)輻射強(qiáng)度較大,地面和大氣接受的熱量也多,溫度較高;高緯度地區(qū)則接受的熱量少,溫度較低。高低緯度之間的這種溫度差異,形成了南北之間的氣壓梯度,使空氣作水平運(yùn)動(dòng)。風(fēng)應(yīng)沿水平氣壓梯度方向吹,即垂直與等壓線從高壓向低壓吹。其次,地球的自轉(zhuǎn)使空氣水平運(yùn)動(dòng)發(fā)生偏向,導(dǎo)致北半球氣流向北偏轉(zhuǎn),南半球氣流向左偏轉(zhuǎn)。此外,地面風(fēng)還受海洋地形的影響,如山隘和海峽能改變氣流的運(yùn)動(dòng)方向,雨還能使風(fēng)速增大,而丘陵和山地又因摩擦使風(fēng)速減小。
因此,風(fēng)因大氣環(huán)流、地形、水域等的不同,可有多種表現(xiàn)形式,如季風(fēng)、地方性海陸風(fēng)、山谷風(fēng)等。在冬季,大陸比海洋冷,大陸氣壓比海洋氣壓高,風(fēng)從大陸吹向海洋;夏季相反,風(fēng)從海洋吹向大陸,這種隨季節(jié)轉(zhuǎn)換的風(fēng)稱為季風(fēng)。白晝(或夏季)大陸上的氣流受熱膨脹,上升至高空流向海洋,到海洋上空冷卻下沉,而在海洋近地層上的氣流則吹向大陸,補(bǔ)償大陸的上升氣流,這種從海洋吹向大陸的低層風(fēng)稱為海風(fēng);夜間(或冬季)的情況相反,低層風(fēng)從大陸吹向海洋,稱為陸風(fēng)。在山區(qū),白天氣流從山谷地帶吹向平原,稱為谷風(fēng);夜間從山坡或平原吹向山谷,稱為山風(fēng)。
風(fēng)向一般指風(fēng)的來向(航海上指風(fēng)的去向)。風(fēng)速指單位時(shí)間內(nèi)空氣的行程。英國(guó)人蒲福于1805年擬定“蒲福風(fēng)級(jí)”,分為13級(jí)(0-12級(jí)),1946年風(fēng)力等級(jí)又增加到18級(jí)(0-17級(jí))。如表:
風(fēng)級(jí) | 名稱 | 風(fēng)速(米/秒) | 陸地物象 | 海面波浪 | 浪高(米) |
0 | 無風(fēng) | 0.0-0.2 | 煙直上 | 平靜如鏡 | 0 |
1 | 軟風(fēng) | 0.3-1.5 | 煙示方向 | 微浪,波峰無飛沫 | 0.1 |
2 | 輕風(fēng) | 1.6-3.3 | 感覺有風(fēng) | 小浪,波峰未破碎 | 0.2 |
3 | 微風(fēng) | 3.4-5.4 | 旌旗展開 | 小浪,波峰頂有破裂 | 0.6 |
4 | 和風(fēng) | 5.5-7.9 | 吹起塵土 | 輕浪,波峰現(xiàn)白沫 | 1.0 |
5 | 勁風(fēng) | 8.0-10.7 | 小樹搖擺 | 中浪,波峰現(xiàn)折沫 | 2.0 |
6 | 強(qiáng)風(fēng) | 10.8-13.8 | 電線有聲 | 大浪,波峰現(xiàn)飛沫 | 3.0 |
7 | 疾風(fēng) | 13.9-17.1 | 步行困難 | 巨浪,波峰白沫成條 | 4.0 |
8 | 大風(fēng) | 17.2-20.7 | 折毀樹枝 | 猛浪,浪長(zhǎng)高有浪花 | 5.5 |
9 | 烈風(fēng) | 20.8-24.4 | 小損房屋 | 狂濤,浪峰倒卷 | 7.0 |
10 | 狂風(fēng) | 24.5-28.4 | 拔起樹木 | 狂濤,海浪翻滾咆哮 | 9.0 |
11 | 暴風(fēng) | 28.5-32.6 | 損毀普遍 | 海嘯,波峰全呈飛沫 | 11.5 |
12 | 颶風(fēng) | 32.7-36.9 | 摧毀巨大 | 海嘯,海浪滔天 | 14.0 |
13 | 37.0-41.4 | ||||
14 | 41.5-46.1 | ||||
15 | 46.2-50.9 | ||||
16 | 51.0-56.0 | ||||
17 | 大于56.1 |
表028-1 風(fēng)力等級(jí)表
(二)云。
云指的是停留在大氣層中的水滴或冰晶膠體的集合體。太陽(yáng)輻射使地表水蒸發(fā)形成水蒸氣,由于濕空氣(水汽)比干空氣重量和密度低,水蒸氣上升。水蒸氣一旦達(dá)到過度飽和狀態(tài),水分子就會(huì)聚集在空氣中的微塵(凝結(jié)核)周圍,形成小水滴。如果溫度低于零攝氏度,多余的水汽就凝華成為冰晶或過冷卻水滴,大量的小水滴或冰晶膠體集合在一起,受上升氣流支托,漂浮在空中就是云。我們之所以能看到云,是因?yàn)樗魏捅軐㈥?yáng)光散射到各個(gè)方向。由于云能反射和散射所有波段的電磁波,所以云的顏色呈灰色度,云層較薄時(shí)呈白色,當(dāng)云層濃密到陽(yáng)光不能通過時(shí),看上去就是灰色或黑色的。
云按其生成原因可分為鋒面云、地形云、平流云、對(duì)流云、氣旋云等。
云的外形可以簡(jiǎn)單分為三類,大團(tuán)狀的叫積云,大片狀的叫層云,看上去呈纖維狀的叫卷云。1929年,國(guó)際氣象組織在英國(guó)科學(xué)家路克·何華特于1803年制定的分類法基礎(chǔ)上,按離地高度,綜合云的形狀、組成、形成原因等因素,將云分為三族十大云層屬。三族是高云族、中云族、低云族。又有將低云族中的積云及積雨云分出,稱為直展云族。如表:
表028-2 云族屬類表
高云層形成于6000米以上的高空,大氣對(duì)流層較冷的區(qū)域。高云族三屬均為卷云類,都有冰晶體組成。
中云層形成于2500-6000米高空,由過度冰凍的小水滴組成,顏色灰白或灰色。其中的高層云常由卷云變厚或雨層云變薄而成。
低云層在2500米以下的大氣中形成,包括濃密灰暗的層云、層積云和帶雨的雨層云。層云接地就成為霧。直展云(積云、積雨云)有非常強(qiáng)的上升氣流,如果有大量降雨和雷暴的積雨,云體濃厚龐大,垂直發(fā)展極盛,可以從接近地面的高度一直發(fā)展到2500米的高空,云頂由冰晶組成,云底陰暗混亂,起伏明顯,有時(shí)呈懸球結(jié)構(gòu)。積雨云常產(chǎn)生雷暴、陣雨(雪),或有雨(雪)旛下垂,有時(shí)能降冰雹,云底偶有龍卷產(chǎn)生。
云有調(diào)節(jié)大氣溫度的作用,主要體現(xiàn)在二個(gè)方面。一是云吸收地面熱量,又反射回地面,起到保溫作用。二是將太陽(yáng)光直接反射向太空,有降溫作用。
(三)霧、霾。
霧的形成與云相仿,但位置更低,是在接近地面的空氣中。在水氣充足、微風(fēng)及大氣穩(wěn)定的環(huán)境下,接近地面的空氣冷卻到某種程度時(shí),空氣中的水汽凝結(jié)成細(xì)微的水滴懸浮在空中,使地面水平能見度下降(低于1千米)厚度在幾十米到200米間,這種大氣現(xiàn)象就是霧。霧的形成必須具備三個(gè)條件,即冷卻、空氣中的水汽含量、凝結(jié)核(灰塵顆粒)。霧分輻射霧、平流霧、混合霧、蒸發(fā)霧和煙霧數(shù)種。
霧與霾常并稱霧霾,兩者的主要區(qū)別是水分的含量。水氣含量達(dá)90%以上的是霧,低于80%的為霾,在80-90%之間的為霧霾而以霾為主。此外,霾的能見度小于10千米,厚度可高達(dá)1千米到3千米。霾氣中充滿大量的煙、塵、微粒,一些極細(xì)微粒甚至可以直接進(jìn)入人的肺泡和血液,所以遇到這種天氣時(shí),最好減少出門。
(四)雷。
雷是天空中帶不同電的云相互接近時(shí),產(chǎn)生的一種大規(guī)模的放電現(xiàn)象。由于閃電通道狹窄而通過的電流太多,使閃電通道中的空氣柱被燒得灼熱發(fā)光,并使周圍空氣受熱而突然膨脹,其中云滴也會(huì)因高熱而突然膨脹,發(fā)出巨大聲響。由于光與聲的傳導(dǎo)速度不同,總是先見閃電后聞雷聲,并可根據(jù)二者間隔的時(shí)間判斷雷的遠(yuǎn)近。一般把云體內(nèi)部或云體之間發(fā)生的雷稱為高空雷,而在云地閃電間產(chǎn)生的雷稱為落地雷。《淮南子·地形訓(xùn)》云:“陰陽(yáng)相薄為雷。”《白虎通》云:“雷者,陰中之陽(yáng)也?!?/p>
(五)雨。
凝結(jié)成云的小水滴(云滴)不斷吸附云體四周的水氣使自己凝結(jié)和凝華,促使云滴不斷增大,同時(shí),云滴之間的不斷碰撞又使體積合并增大,最后大到空氣再也支托不住時(shí),落到地面成為雨水。
按降水成分可將雨分為對(duì)流雨、鋒面雨、地形雨、臺(tái)風(fēng)雨(氣旋雨)等。按降水量可分6級(jí)。如表。
小雨 | 0.1-9.9mm/天 |
中雨 | 10-24.9mm/天 |
大雨 | 25-49.9mm/天 |
暴雨 | 50-99.9mm/天 |
大暴雨 | 100-200mm/天 |
特大暴雨 | 大于200mm/天 |
表028-3 雨量表
(六)雪。
雪,從雨,從彗。空氣中的水汽冷卻到0℃以下時(shí),部分凝結(jié)成的冰晶由空中降下,就是雪。雪并不特殊,但是文人對(duì)雪卻情有獨(dú)鐘,留下許多誘人的篇章。
(七)露。
空氣中的水汽以液滴形式液化在地面覆蓋物上的現(xiàn)象稱為露。
夜間氣溫下降,越近地面冷卻越快,形成與白天相反的下冷上熱的溫度分布。當(dāng)?shù)孛鏈囟壤鋮s到使貼近地面空氣中的水分達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí),地面物體上可以觀察到露水生成。如果溫度持續(xù)降至0℃以下時(shí),露滴結(jié)成冰球,稱凍露。
露,從雨從路,路亦聲。露的本義是“地面凝雨”,引申義為“四面八方都能看到”。《禮記》云:“陽(yáng)氣勝則散為雨露?!?/p>
(八)霜。
霜是水汽在溫度很低時(shí)的一種凝華現(xiàn)象,跟雪類似。嚴(yán)冬清晨,戶外植物上通常會(huì)結(jié)霜。這是因?yàn)橐归g植物散熱慢,地面溫度又特別低,水汽散發(fā)不快,它們還聚集在植物表面時(shí)就結(jié)凍了,由此形成霜。
霜由冰晶組成,和露的出現(xiàn)比較相似,都是因空氣中相對(duì)濕度達(dá)到飽和,水分從空氣中析出的現(xiàn)象。兩者差別在于,露點(diǎn)(水汽液化成露的溫度)高于冰點(diǎn);而霜點(diǎn)(水汽凝華成霜的溫度)低于冰點(diǎn),因此,只有地面溫度低于攝氏零度時(shí)才會(huì)結(jié)霜。
霜,從雪,相聲?!墩f文》:“霜,露所凝也。土氣津液從地而生,薄以寒氣則結(jié)為霜?!薄稘h書·董仲舒?zhèn)鳌罚骸八?,天之所以殺也?!?/p>
(九)雹。
一般將直徑5毫米至10厘米大小的落向地面的冰球或冰塊稱為雹。冰雹是雷雨云中水汽凝華和水滴凍結(jié)相結(jié)合的產(chǎn)物。小于5毫米的小冰雹又稱凍雨或冰丸。雹形成需有較強(qiáng)的上升氣流的對(duì)流云,因此常伴有雷暴,多在夏季隨暴雨下降。
雹,從雨,包聲?!端貑枴ちo(jì)大論》:“寒水勝火,則為冰雹?!?/p>
(十)極光,海市蜃樓,虹霓,暈霞。
這幾種大氣現(xiàn)象并不常見,且與人類活動(dòng)關(guān)系不大,在此僅作概念性的介紹。
極光,是指太陽(yáng)黑子、耀斑活動(dòng)劇烈時(shí),太陽(yáng)發(fā)出的大量強(qiáng)烈的帶電粒子流,即“太陽(yáng)風(fēng)”,沿著地磁場(chǎng)的磁力線向南北兩極移動(dòng),并以極快的速度進(jìn)入大氣層,其能量相當(dāng)于幾萬(wàn)或幾十萬(wàn)顆氫彈爆炸的威力,所輻射的一種可見光。極光的產(chǎn)生必須具備三個(gè)條件:大氣、磁場(chǎng)、太陽(yáng)風(fēng)。
海市蜃樓,是一種因光的折射而形成的自然現(xiàn)象,也即地球上的物體反射的光,經(jīng)大氣折射而形成的虛象。在平靜的海面、江面、湖面、雪原、沙漠或戈壁等地方,偶爾會(huì)在空中或“地下”出現(xiàn)高大樓臺(tái)、城廓、樹木等幻景,稱為海市蜃樓。古人歸因于蛤蜊之屬的蜃,因而得名。
虹與霓。虹是光線以一定角度照在水滴上所發(fā)生的折射、分光,由反射、再折射等造成的彩色(內(nèi)紫外紅)或白色光環(huán)。有時(shí)在虹的外側(cè)還能看到第二道虹,色序是外紫內(nèi)紅(與虹相反),稱為副虹,也叫霓。
暈。當(dāng)天空中有冰晶組成的薄的卷云或卷層云時(shí),在日、月周圍會(huì)出現(xiàn)一些以日月為中心的彩色光環(huán)和圓弧,內(nèi)紅外紫,稱為暈(日暈或月暈)。天氣由晴轉(zhuǎn)陰雨時(shí),先看到卷層云,而后天空將出現(xiàn)會(huì)降雨的中低云系,通過觀察中低云的發(fā)展趨勢(shì),可以判斷是否降雨。發(fā)展移入快則降雨快,反之則降雨慢,不移入就不會(huì)降雨。農(nóng)諺有“日暈三更雨,月暈午時(shí)風(fēng)”之說。
霞。霞是日出或日落前后,陽(yáng)光通過厚厚的大氣層,被大量的空氣分子散射的結(jié)果。空氣中的塵埃和水汽越多,霞的色彩就越顯著。如果有云層,云塊也會(huì)染上橙紅艷麗的色彩。出現(xiàn)朝霞,說明大氣中水汽很多,云雨將要移來,預(yù)示天氣轉(zhuǎn)雨;晚霞表示西方已經(jīng)沒有云層,陽(yáng)光才能透射過來形成晚霞。故有“朝霞不出門,晚霞行千里”的諺語(yǔ)。
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