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第9章 气象知识知道多少(9)

“我提氮气。氮气勤勤恳恳、任劳任怨。氮气在我们这个大气王国里占78%,是最大的家族,贡献也最大。氮是植物制造叶绿素的原料,也是制造蛋白质的原料,因此也是地球上生命体的基本成分。全世界的农作物在一年内要从土壤中摄取9200万吨氮!氮肥是植物生长三大要素—氮、磷、钾中的老大。”平时不大讲话,开会就爱坐在角落里的氦气轻声细语地说道。

为了让大家都能听到,氮主席让他大声重复了一遍。

“水汽贡献最大!”刚刚从20多千米的高空赶来参加大会的臭氧,手里还拿着一个大盾牌,一进会场就气喘吁吁地说:“水汽的本领最高强,是我们大气王国里唯一可以在冰晶、水滴和水汽三种形态中自由变换的家族。有了水汽,才使地球上有了千姿百态的云雾、雨雪、晕环和霜露等天气现象,陆地上才有了江河湖泊。水是生命的命脉,没有水就没有生命。水汽的功劳应该是最大的。”

“我来说两句。”水汽用她那圆润、清脆的嗓子大声地说:“首先让我们向终年坚守在20多千米高空的臭氧表示诚挚的敬意。是他们不畏艰险,不辞劳苦,英勇地抗击着来自太阳的入侵者—紫外线,保护着地球生物的安全,人类都称赞臭氧是‘生命的保护神’。如今,大气臭氧层遭到破坏,不仅使地球变暖,而且使数以万计的人患上白内障、皮肤癌。我想给臭氧评奖一定能唤起人类对臭氧层的保护意识。”

从来不爱在会上发言的氩气、氪气和氙气,听人类说他们不活泼又很懒,都管他们叫“稀有气体”,心里一直很不高兴,所以这回就异口同声地说:“我们认为大气王国的每个家族都有自己的特色,各有所长,有的活泼好动,有的老成持重,有的因袭保守。尽管如此,大家彼此都是安分守己,和睦相处,为建设美好的地球家园各尽其能。因此,应该评个先进集体。”

氮主席请坐在嘉宾席上的地球人讲话,地球人说:“地球大气王国是宇宙中最伟大的王国。在浩瀚的宇宙中,至今还没有发现哪个行星上有生命存在。这是因为那些星球上没有一个像地球这样完美、和谐的大气层。大气王国对整个地球的贡献远不止上面各位谈到的那些。大气王国不仅源源不断地供给地球生物呼吸、维持生命活动所需要的氧气,而且还使太阳辐射到地球上的热量不会过分散失,使地球上的温度不至于升得过高或降得过低。令人叹为观止的是大气臭氧层。他们的体积在大气王国里只占0.000007%,但是他们却能把入侵地球的紫外线中的99%吸收掉,从而使地球上的生灵万物免遭灭绝。臭氧完全可以称得上是一位智勇双全的‘生命的卫士’。

大气王国还是一道天然屏障。来自宇宙空间的大量星际物质,在落到地球之前与大气剧烈摩擦生热燃烧,绝大多数化为灰烬,从而避免了对地球猛烈撞击而造成的灾害。他是“地球的保护神”。地球有今天,人类有今天,首先应该感谢各个大气家族。

尽管人类面临着全球性环境危机,但是地球人在受到大自然无情的惩罚后已经认识到:保护大气层,保持生态平衡,就是保护人类自己。随着社会进步,人类一定能创造一个空气清新,水体纯净,到处是苍翠的树木、盛开的鲜花的井然有序的文明世界。”

氮主席说:“二氧化碳和尘埃也是我们大气王国的元老,都是有功之臣啊。可最近这几十年呀,人类总是不断地批评二氧化碳和尘埃,说二氧化碳和他的那些温室朋友们把地球的温度给抬高了,弄得海平面上升,气候反常;说尘埃危害了人和动物的健康,影响了植物的光合作用。我们大气王国的不少成员也认为二氧化碳和尘埃给大气王国抹了黑,让我在大会上对他们提出批评。还有的提出尘埃本来就不是气体家族,它不应该是大气王国的成员。我想这些问题还是先让他们自己谈谈吧。”

二氧化碳有何功与过?

“二氧化碳在地球形成之初,随同火山爆发喷射出的岩浆一起来到这个世界上。尽管我们仅占大气总量的0.03%,只有7000亿吨重,但是在建设地球家园的过程中,我们总是不遗余力地工作着。一方面让绝大部分太阳光辐射到地面,另一方面又强烈地吸收地面辐射出来的热量。我们就像一个巨大的玻璃罩,把地球‘封闭’起来,以保持大气和地球温度,使地球昼夜平均温差不超过20℃,为地球生物提供良好的生存条件。因此,人类称我们是‘温室气体’。我们还参加动物的呼吸循环和植物的光合作用,被誉为植物的‘气体面包’。几十亿年来,我们和生物界所建立的物质循环系统基本上处于一种稳定的平衡状态,为整个生物界的进化、演变提供了良好的环境。我们没有想到,由于人类活动范围的扩展,特别是近100多年以来城市化、工业化、交通现代化的高速发展,世界人口激增,矿物能源被大量消耗,绿地面积急剧减少,结果是氧气减少,二氧化碳增多,使生态平衡遭到了破坏。

人类在大量消耗矿物能源、不断释放出二氧化碳的同时,还大量‘克隆’二氧化碳,有的被压缩变成固体‘干冰’,成为制冷剂和人工降雨中的催化剂;有的成为工业原料,用于制纯碱、尿素、糖和汽水等工业生产上。二氧化碳比空气重、不助燃,许多灭火器也是利用化学反应产生二氧化碳来灭火的。舞台上云雾弥漫的仙境效果也用的是干冰。其实,这些工作我们都乐意去做,只是不要乱垦荒地、滥伐森林、污染海洋,断了我们的去处。

在大气王国里,我们一直排在氮、氧、氩之后。我们为什么坚持把自己的体积控制在0.03%呢?这是因为我们如果在大气中占到1%,就会严重危害人类的健康;达到4%~5%时,就会使人呼吸逐渐停止,直至死亡。现在,大气中‘人造二氧化碳’逐年增多,使作物叶片中碳水化合物的含量明显增加,营养价值降低,昆虫的食量随之增大,从而给农作物带来更加严重的危害。‘人造二氧化碳’增多,还会引起全球气候变暖,海平面上升,气候异常,旱涝灾害频繁。但这一切都不是我们的过错,而是人类自己急功近利和无知造成的。在过去的45亿年间,我们为营造一个美好的世界,做出了应有的贡献。保持生态平衡,保护好环境,同样也是我们今后要继续做的工作。”

二氧化碳的发言得到大家的掌声,误会也消除了。经常爱批评二氧化碳的氧气走上讲台,在一片掌声中与二氧化碳紧紧拥抱在一起,毕竟他俩是长期合作的伙伴。

这时地球人也站起来激动地说:“二氧化碳的发言对我很有启发。现在常说的大气二氧化碳增加,确实指的是人造二氧化碳这部分。世界人口激增,能源消耗必然增大;城市过度开发,绿地面积就会减少。大量燃烧煤、石油、天然气、木柴,焚烧垃圾,二氧化碳能不增加吗?现在,人类已经制定出降低大气中二氧化碳的具体措施,那就是要严格控制人口增长,绿化城市和山川原野,积极防治大气污染。在发展太阳能、风能、氢能等清洁能源的同时,还要保护好海洋。海洋是大气二氧化碳的贮存器和调节器。一般情况下,在高纬度地区。海洋吸收大气中的二氧化碳。在低纬度地区,海洋向大气放出二氧化碳。茂密的热带雨林能够大量吸收二氧化碳,呼出氧气,被称为‘地球之肺’。因此,我们一定要保护好热带雨林,防止海洋污染。

大自然的完美总是让人惊叹不已。二氧化碳如果太少,整个地球上的水便会冻结成冰,一切生命活动就将停止。二氧化碳多了更可怕,人体温度为37℃,气温只要上升到35℃时,人就很容易中暑。环境温度如果一直保持在44℃以上,那么不要多久,人类的一切活动就将停止。显然,不断减少二氧化碳的排放量是我们地球人义不容辞的责任。”

尘埃真的一无是处吗?

氮主席:“下面请尘埃发言。”

尘埃站了起来,但没有走上讲台。他环顾全场,用低沉的语调说:“在大气王国里,我们是外来户。大家都说我们属于另类,有的甚至说我们是一群最令人讨厌的‘无业游民’、‘流浪汉’。尽管我们积极主动地做了许多有益于地球生命的工作,但始终得不到大家的理解。一说到大气污染就把我们扯上,然后把我们说得一无是处。今天我也不想多说什么,只想听听大家对我们的看法。”尘埃委屈地摇摇头,坐了下来。

没有谁站起来讲话,会场一下变得格外安静,但大家似乎都在思考着这样一个问题:难道说尘埃就只有缺点,没有优点吗?

水汽首先打破沉静,她说:“在大气王国里,跟尘埃打交道最多的恐怕只有我们水汽了。当地球人怀着喜悦的心情说‘春雨贵如油’、‘久旱逢甘霖’、‘瑞雪兆丰年’时,想到的是我们水汽,却从没有人夸奖过尘埃。实际上,如果没有尘埃参加,我们水汽再多也没用,还是形成不了云雾,更不要说形成雨雪了。可以毫不夸张地说,如果把尘埃彻底清除出大气王国,地球上就会出现河流干涸,土地龟裂,自然界的一切都将走向今天的反面。说真的,尘埃是很有魅力的。”话刚讲完,水汽便迫不及待地跑过去与尘埃热情地拥抱在一起。

地球人在沉思片刻之后,站起来发言:“尘埃最大的缺点就是常常把我们这个干干净净的世界搞得乌烟瘴气。尘埃无处不在,许多细菌、病毒和虫卵就是跟着他们到处‘漫游’传播疾病的。医院的手术室里,需要无菌操作,如果有尘埃存在,就会发生一些意外的事情。工业粉尘危害更大,能使许多人患上各种难以治疗的职业病。面粉厂里粉尘过多,可能会引起爆炸。减少空气中的含尘量,是保护人类和动物健康、提高农作物产量、发展高新技术的需要。在这些方面,尘埃确实令人讨厌。不过,没有尘埃也不行。如果没有尘埃,阳光就得不到反射、散射,地球上就会漆黑一团。只有当太阳辐射在大气中遇到尘埃微粒时,太阳辐射的一部分能量才会向四面八方散射开来,天空才会是蓝色的。散射可以改变太阳辐射的方向,使日出前和日落后天空依然明亮。

我们曾做过这样一个试验:把密闭容器中没有尘粒的纯净空气进行冷却,相对湿度达到400%时仍没有水滴形成。而在自然界中,只要水汽稍稍超过饱和状态,也就是当水汽的相对湿度达到100.2%时,就会凝结生成小水滴。这是因为尘埃有吸湿性,饱和水汽首先在空气中的尘粒上开始凝结成小水滴。尘粒起着凝结核的作用。我们知道,形成降雨要有三个条件:一是充沛的水汽;二是强烈的上升运动;三是足够的凝结核。尘埃作为‘凝结核’与水汽相结合,可以形成厚厚的云层。云层像个‘棉被’,可以阻挡阳光直射地面,使地面温度不会升得太高;同时又阻挡地面辐射返回太空,使地面温度不会下降得很低。此外,悬浮在大气中的尘埃就像地球的遮阳伞。它能反射和吸收太阳辐射,特别是能减少紫外线透过,使到达地面的太阳辐射减弱,从而使地面气温下降。没有尘埃,宇宙中的许多有害射线都将毫无阻拦地闯到地球表面,对地球生物构成致命的威胁。

最近,我们还发现尘埃会随风飘扬,把各种营养物质带到沉降的地方。尘埃在空中运动的路线是有规律的,他们就像气流一样携带着各种元素和矿物质,帮助陆地和海洋生物生长。海洋里最重要的元素之一是铁。铁养育了海洋里的浮游生物,浮游生物又养育了鱼及其他海洋生物。从非洲、亚洲吹向美洲的尘埃,能供应那里海洋所需铁的一半。这就是为什么鱼群总喜欢聚集在尘埃运行路线上的缘故。

在陆地上,亚马孙河流域的雨林之所以如此茂盛,也应归功于非洲尘埃里的一种叫磷酸脂的物质。它是植物生长的关键元素,而亚马孙河流域里的土壤中缺乏的正是这种养分。”

尘埃没想到,地球人在批评了他的错误之后,还这样充分地肯定了他的贡献,这使他万分激动。他诙谐地说:“只要地球陆地有2/3的土地披上绿装,没有人造尘埃,想找到我可就没那么容易了。那时,我就成你们地球人的稀客。”

大会最后评选出3个对地球生命贡献最大的气体:氧气、水汽和臭氧。“生命之气”的奖杯授给了氧气;“生命的命脉”奖杯授给了水汽;“生命的卫士”奖杯授给了臭氧。地球人将一面写有“生命的摇篮”的巨大锦旗,献给了大气王国。

雷电的功劳有多大?

电闪雷鸣是大自然中最为雄伟壮观的景象之一。高温、高湿的空气和强烈的上升运动是形成雷电现象的基本条件。在由冰晶、水滴组成的积雨云中,由于上升气流强烈,云中冰晶、水滴相互碰撞,从而使云块带上不同性质的电荷。当电荷聚集较多时,其电场强度可达几千伏/厘米至1万伏/厘米。当带有异性电荷的云块相互接近时,便会产生火花放电现象,放电时的电流强度平均可达几万安至20万安,这就是闪电。在闪电的通道上,空气瞬时温度可达6000℃~30000℃,其亮度超过太阳。高温使空气体积迅速膨胀,空气中的小水滴汽化;放电后,被加热而膨胀的空气,很快又冷却和收缩。空气被振荡时发出的声音,就是我们听到的震耳欲聋的雷声。由于光速为30万千米/秒,而声音在空气中的传播速度为340米/秒,所以我们总是先看到闪电后听到雷声。

据统计,地球上平均每天约发生46000次雷电现象。赤道热带地区雷雨频繁。印度尼西亚爪哇岛上的茂物市,平均每年有322天出现雷电,有“世界雷都”之称。随着纬度增加,雷雨出现次数越来越少,到北纬82°以北、南纬55°以南,雷雨就销声匿迹了。我国长江以南年平均雷雨日数为40~80天,长江以北为25~40天。广东、海南岛、雷州半岛等地雷电活动最为频繁,年平均雷电出现日数可达120天。

雷电所造成的雷击现象,给人类带来无数灾难,它能焚毁森林,毁坏房屋,伤害人畜。千百年来,人类一直视雷暴为自然界的一大灾害。然而,假如没有闪电,人类就会失去一座巨大的“化肥厂”。一次大的雷电过程发生时,可以制造出4万~5万吨氮肥,供植物直接吸收利用。假如没有闪电,人类将失去一位勤劳的“清洁工”。闪电发生时,在闪电通道上,由于高温高压的作用,空气中的氧气变成臭氧。臭氧能够杀灭细菌,使空气变得清新宜人。此外,雷电还是一种潜在的清洁能源。

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