彩虹---陽光的折射
介紹一種熟悉的自然現(xiàn)象急求答案,幫忙回答下
彩虹---陽光的折射
寫朝霞好寫一點(diǎn)
可以寫海市蜃樓是由于早晨或中午大氣中地面部分與高空部分溫度差大導(dǎo)致氣體密度不同 使得折射率發(fā)生變化因此使入射光線發(fā)生折射造成海市蜃樓
峨眉寶光,又稱佛光,看上去是一個(gè)七彩光環(huán)。而人影在光環(huán)正中。而且人影隨著人而動(dòng),變幻之奇,出人意外。 佛經(jīng)中說,它是釋迦牟尼眉宇間放射出來的光芒。在峨眉山上出現(xiàn)這種自然奇觀,又和佛教傳入山中的歷史密切相關(guān)。自公元63年發(fā)現(xiàn)以來,不僅具有1900多年的悠久歷史,并以世界奇觀名馳中外。 實(shí)際上,佛光是光的自然現(xiàn)象,是陽光照在云霧表面所起的衍射和漫反射作用形成的。夏天和初冬的午后,攝身巖下云層中驟然幻化出一個(gè)紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫的七色光環(huán),中央虛明如鏡。觀者背向偏西的陽光,有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)光環(huán)中出現(xiàn)自己的身影,舉手投足,影皆隨形,奇者,即使成千上百人同時(shí)同址觀看,觀者也只能只見已影,不見旁人。譚鐘岳詩云:“非云非霧起層空,異彩奇輝迥不同。試向石臺(tái)高處望,人人都在佛光中?!?佛光是一種非常特殊的自然物理現(xiàn)象,其本質(zhì)是太陽自觀賞者的身后,將人影投射到觀賞者面前的云彩之上,云彩中的細(xì)小冰晶與水滴形成獨(dú)特的圓圈形彩虹,人影正在其中。佛光的出現(xiàn)無原則要陽光、地形和云海等眾多自然因素的結(jié)合,只有在極少數(shù)具備了以上條件的地方才可欣賞到。峨嵋山舍身巖就是一個(gè)得天獨(dú)厚的觀賞場(chǎng)所。19世紀(jì)初,科學(xué)界便把這種難得的自然現(xiàn)象命名為“峨嵋寶光”。在金頂?shù)臄z身巖前,這種自然現(xiàn)象并非十分難得,據(jù)統(tǒng)計(jì),平均每五天左右就有可能出現(xiàn)一次便于觀賞佛光的天氣條件,其時(shí)間一般在午后3:00-4:00之間。 “佛光”是一種十分普遍的自然現(xiàn)象,并不神秘,只要具備產(chǎn)生佛光的氣象和地形條件,都可能產(chǎn)生。“佛光”在我國的峨眉山金頂最為多見,因?yàn)槎朊忌降臍庀髼l件最容易產(chǎn)生佛光,所以氣象學(xué)上索性將佛光現(xiàn)象稱之為“峨眉光”;泰山岱頂碧霞祠一帶,也經(jīng)常出現(xiàn)佛光,當(dāng)?shù)厝朔Q為“碧霞寶光”。 “佛光”發(fā)生在白天,產(chǎn)生的條件是太陽光、云霧和特殊的地形。早晨太陽從東方升起,佛光在西邊出現(xiàn),上午“佛光”均在西方;下午,太陽移到西邊,佛光則出現(xiàn)在東邊;中午,太陽垂直照射,則沒有佛光。只有當(dāng)太陽、人體與云霧處在一條傾斜的直線上時(shí),才能產(chǎn)生佛光。它是太陽光與云霧中的水滴經(jīng)過衍射作用而產(chǎn)生的。如果觀看處是一個(gè)孤立的制高點(diǎn),那么在相同的條件下,佛光出現(xiàn)的次數(shù)要多些。 “佛光”由外到里,按紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫的次序排列,直徑約2米左右。有時(shí)陽光強(qiáng)烈,云霧濃且彌漫較寬時(shí),則會(huì)在小佛光外面形成一個(gè)同心大半圓佛光,直徑達(dá)20-80米,雖然色彩不明顯,但光環(huán)卻分外顯現(xiàn)。” “佛光”中的人影,是太陽光照射人體在云層上的投影。觀看“佛光”的人舉手、揮手,人影也會(huì)舉手、揮手,此即“云成五彩奇光,人人影在中藏”,神奇而瑰麗。 “佛光”出現(xiàn)時(shí)間的長短,取決于陽光是否被云霧遮蓋和云霧是否穩(wěn)定,如果出現(xiàn)浮云蔽日或云霧流走,“佛光”即會(huì)消失。一般“佛光”出現(xiàn)的時(shí)間為半小時(shí)至一小時(shí)。而云霧的流動(dòng),促使佛光改變位置;陽光的強(qiáng)弱,使“佛光”時(shí)有時(shí)無。“佛光”彩環(huán)的大小則同水滴霧珠的大小有關(guān):水滴越小,環(huán)越大;反之,環(huán)越小。 隨著科學(xué)的發(fā)展,人們對(duì)佛光現(xiàn)象的加深了解,登峨眉山、泰山、黃山等觀看佛光,已不是象征神靈的福佑,而是同登山觀日出一樣,是一種大自然的賜予,從中得到自然美的享受 佛家認(rèn)為,只有與佛有緣的人,才能看到佛光,因?yàn)榉鸸馐菑姆鸬拿加铋g放射出的救世之光,吉祥之光。傳說1600多年前,敦煌莫高窟建窟前曾閃現(xiàn)“金光”和“千佛”的奇異景象。那么,“金光”和“佛光”的出現(xiàn),是“佛祖顯靈”呢,還是一種自然現(xiàn)象?近日,中科院大氣物理研究所正在攻讀博士學(xué)位的學(xué)者賴比星撰文指出,“佛光”其實(shí)并不神秘,它只是一種特殊氣候和地理環(huán)境下形成的一種光學(xué)現(xiàn)象。 公元366年的一天傍晚,在中國西北部的甘肅省敦煌市附近的一座沙山上,“佛光”的一次偶爾呈現(xiàn)被一個(gè)叫樂僔的和尚無意中看到了??吹健胺鸸狻钡臉穬V當(dāng)即跪下,并朗聲發(fā)愿要把他見到“佛光”的地方變成一個(gè)令人崇敬的圣潔寶地。 受這一理念的感召,經(jīng)過工匠們千余年斷斷續(xù)續(xù)的構(gòu)筑,終于成就了我們今天看到的這座舉世聞名的文化藝術(shù)瑰寶———敦煌莫高窟! 今天,在敦煌莫高窟第332窟李克讓《重修莫高窟佛龕碑》的碑文上記載了這一段莫高窟創(chuàng)建的原始動(dòng)機(jī)。那么,樂僔和尚看見的“寶光”到底是什么呢? 文獻(xiàn)有將“金光”解釋為霞或因幻覺所見的“光象”,也有將它解釋為“佛光”的,如余秋雨在其《文化苦旅》中用白話文對(duì)李克讓《重修莫高窟佛龕碑》前半段,特別是對(duì)“樂僔……忽見金光,狀有千佛”作了較為詳細(xì)而生動(dòng)的闡釋。 關(guān)于金光的成因,國內(nèi)外學(xué)者提出過多種學(xué)說,有“復(fù)雜散射”學(xué)說,也有“先反射,后衍射”學(xué)說,還有“先衍射,后反射”學(xué)說,不一而足。由于存在一些缺陷,至今尚無定論。最近,賴比星的論文提出的“衍射-反射”成像原理,成功地解釋了寶光的形成過程,這一研究成果得到了學(xué)術(shù)界相關(guān)專家的高度評(píng)價(jià)。 “佛光”形成原理其實(shí)并不復(fù)雜,當(dāng)觀察者處于太陽和云霧之間時(shí),就很有可能看到“佛光”環(huán)在云霧上顯現(xiàn)。
雪的作用在最后幾個(gè)自然段里 水是地球上各種生靈存在的根本,水的變化和運(yùn)動(dòng)造就了我們今天的世界。在地球上,水是不斷循環(huán)運(yùn)動(dòng)的,海洋和地面上的水受熱蒸發(fā)到天空中,這些水汽又隨著風(fēng)運(yùn)動(dòng)到別的地方,當(dāng)它們遇到冷空氣,形成降水又重新回到地球表面。這種降水分為兩種:一種是液態(tài)降水,這就是下雨;另一種是固態(tài)降水,這就是下雪或下冰雹等。 大氣里以固態(tài)形式落到地球表面上的降水,叫做大氣固態(tài)降水。雪是大氣固態(tài)降水中的一種最廣泛、最普遍、最主要的形式。大氣固態(tài)降水是多種多樣的,除了美麗的雪花以外,還包括能造成很大危害的冰雹,還有我們不經(jīng)常見到的雪霰和冰粒。 由于天空中氣象條件和生長環(huán)境的差異,造成了形形色色的大氣固態(tài)降水。這些大氣固態(tài)降水的叫法因地而異,因人而異,名目繁多,極不統(tǒng)一。為了方便起見,國際水文協(xié)會(huì)所屬的國際雪冰委員會(huì),在征求各國專家意見的基礎(chǔ)上,于1949年召開了一個(gè)專門性的國際會(huì)議,會(huì)上通過了關(guān)于大氣固態(tài)降水簡明分類的提案。這個(gè)簡明分類,把大氣固態(tài)降水分為十種:雪片、星形雪花、柱狀雪晶、針狀雪晶、多枝狀雪晶、軸狀雪晶、不規(guī)則雪晶、霰、冰粒和雹。前面的七種統(tǒng)稱為雪。為什么后面三種不能叫做雪呢?原來由氣態(tài)的水汽變成固態(tài)的水有兩個(gè)過程,一個(gè)是水汽先變成水,然后水再凝結(jié)成冰晶;還有一種是水汽不經(jīng)過水,直接變成冰晶,這種過程叫做水的凝華。所以說雪是天空中的水汽經(jīng)凝華而來的固態(tài)降水。(右圖為十種大氣固態(tài)降水示意圖,從上向下分別為:雪片、星形雪花、柱狀雪晶、針狀雪晶、多枝狀雪晶、軸狀雪晶、不規(guī)則雪晶、霰、冰粒、雹)。 雪的近親家族 霰 夏天,在高山地區(qū),天空里經(jīng)常有許多過冷水滴圍繞著結(jié)晶核凍結(jié),形成了一種白色的沒有光澤的圓團(tuán)形顆粒,氣象學(xué)上把這種東西叫做霰,許多地方口語稱它為米雪或雪霰。霰的直徑一般在0.3到2.5毫米之間,性質(zhì)松脆,很容易壓碎。霰不屬于雪的范疇,但它也是一種大氣固態(tài)降水。 冰粒和冰雹 夏天,在北方平原地區(qū),常常會(huì)遇到另外兩種大氣固態(tài)降水,這就是冰粒和雹。冰粒和雹是比較大的能夠流淌的水滴圍繞著凝結(jié)核一層又一層地凍結(jié)而形成的半透明的冰珠。氣象學(xué)上把粒徑不超過5毫米的叫做冰粒,把粒徑超過5毫米的叫做冰雹。冰雹給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來很大危害。據(jù)記載,世界上最大的冰雹,比拳頭還大,直徑超過十厘米,重量超過一公斤。 霜、雨淞和霧淞 除了大氣固態(tài)降水之外,地面上還經(jīng)常出現(xiàn)另一種所渭“地表生長型”的固態(tài)降水,這就是霜、雨淞和霧淞。 這些固態(tài)降水,雖不屬于大氣固態(tài)降水,僅僅是水汽在地表凝華結(jié)晶和凍結(jié)而形成的。但這些固態(tài)降水,對(duì)人類的生產(chǎn)活動(dòng)也影響較大。霜凍是大家比較熟悉的,它經(jīng)常讓農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。為了避免霜害,人們付出了艱巨的勞動(dòng)。雨淞和霧淞對(duì)人類也并不是很友好的,它們一般在高山地帶出現(xiàn)。在過冷天氣里,微小的雨滴或霧滴碰到劇烈冷卻的物體表面時(shí),便在上面形成雨淞和霧淞。 這類固態(tài)降水的強(qiáng)度和規(guī)模,有時(shí)是非常驚人的,往往在一二天之內(nèi),物體迎風(fēng)面上能聚結(jié)上一層一米多厚的冰殼,景色十分神異,好象童話里的意境。 雪花是怎樣形成的 在天空中運(yùn)動(dòng)的水汽怎樣才能形成降雪呢?是不是溫度低于零度就可以了?不是的,水汽想要結(jié)晶,形成降雪必須具備兩個(gè)條件: 一個(gè)條件是水汽飽和。空氣在某一個(gè)溫度下所能包含的最大水汽量,叫做飽和水汽量??諝膺_(dá)到飽和時(shí)的溫度,叫做露點(diǎn)。飽和的空氣冷卻到露點(diǎn)以下的溫度時(shí),空氣里就有多余的水汽變成水滴或冰晶。因?yàn)楸骘柡退勘人嬉停员L所要求的水汽飽和程度比水滴要低。也就是說,水滴必須在相對(duì)濕度(相對(duì)濕度是指空氣中的實(shí)際水汽壓與同溫度下空氣的飽和水汽壓的比值)不小于100%時(shí)才能增長;而冰晶呢,往往相對(duì)濕度不足100%時(shí)也能增長。例如,空氣溫度為-20℃時(shí),相對(duì)濕度只有80%,冰晶就能增長了。氣溫越低,冰晶增長所需要的濕度越小。因此,在高空低溫環(huán)境里,冰晶比水滴更容易產(chǎn)生。 另一個(gè)條件是空氣里必須有凝結(jié)核。有人做過試驗(yàn),如果沒有凝結(jié)核,空氣里的水汽,過飽和到相對(duì)濕度500%以上的程度,才有可能凝聚成水滴。但這樣大的過飽和現(xiàn)象在自然大氣里是不會(huì)存在的。所以沒有凝結(jié)核的話,我們地球上就很難能見到雨雪。凝結(jié)核是一些懸浮在空中的很微小的固體微粒。最理想的凝結(jié)核是那些吸收水分最強(qiáng)的物質(zhì)微粒。比如說海鹽、硫酸、氮和其它一些化學(xué)物質(zhì)的微粒。所以我們有時(shí)才會(huì)見到天空中有云,卻不見降雪,在這種情況下人們往往采用人工降雪。 不在天空里凝結(jié)的雪花 雪都是從天空中降落下來的,怎么會(huì)有不是在天空里凝結(jié)的雪花呢1773年冬天,俄國彼得堡的一家報(bào)紙,報(bào)導(dǎo)了一件十分有趣的新聞。這則新聞?wù)f,在一個(gè)舞會(huì)上,由于人多,又有成千上百支蠟燭的燃燒,使得舞廳里又熱又悶,那些身體欠佳的夫人、小姐們幾乎要在歡樂之神面前昏倒了。這時(shí),有一個(gè)年輕男子跳上窗臺(tái),一拳打破了玻璃。于是,舞廳里意想不到地出現(xiàn)了奇跡,一朵朵美麗的雪花隨著窗外寒冷的氣流在大廳里翩翩起舞,飄落在悶熱得發(fā)昏的人們的頭發(fā)上和手上。有人好奇地沖出舞廳,想看看外面是不是下雪了。令人驚奇的是天空星光燦爛,新月銀光如水。 那么,大廳里的雪花是從哪兒飛來的呢?這真是一個(gè)使人百思不解的問題。莫非有人在耍什么魔術(shù)?可是再高明的魔術(shù)師,也不可能在大廳里耍出雪花來。 后來,科學(xué)家才解開了這個(gè)迷。原來,舞廳里由于許多人的呼吸飽含了大量水汽,蠟燭的燃燒,又散布了很多凝結(jié)核。當(dāng)窗外的冷空氣破窗而入的時(shí)候,迫使大廳里的飽和水汽立即凝華結(jié)晶,變成雪花了。因此,只要具備下雪的條件,屋子里也會(huì)下雪的。 雪花的基本形狀 下雪時(shí)的景致美不勝收,但科學(xué)家和工藝美術(shù)師贊嘆的還是小巧玲瓏的雪花圖案。遠(yuǎn)在一百多年前,冰川學(xué)家們已經(jīng)開始詳細(xì)描述雪花的形態(tài)了。 西方冰川學(xué)的鼻祖丁鐸耳在他的古典冰川學(xué)著作里,這樣描述他在羅扎峰上看到的雪花:“這些雪花……全是由小冰花組成的,每一朵小冰花都有六片花瓣,有些花瓣象山蘇花一樣放出美麗的小側(cè)舌,有些是圓形的,有些又是箭形的,或是鋸齒形的,有些是完整的,有些又呈格狀,但都沒有超出六瓣型的范圍?!?在我國,早在公元前一百多年的西漢文帝時(shí)代,有位名叫韓嬰的詩人,他寫了一本《韓詩外傳》,在書中明確指出,“凡草木花多五出,雪花獨(dú)六出?!?雪花的基本形狀是六角形,但是大自然中卻幾乎找不出兩朵完全相同的雪花,就象地球上找不出兩個(gè)完全相同的人一樣。許多學(xué)者用顯微鏡觀測(cè)過成千上萬朵雪花,這些研究最后表明,形狀、大小完全一樣和各部分完全對(duì)稱的雪花,在自然界中是無法形成的。 在已經(jīng)被人們觀測(cè)過的這些雪花中,再規(guī)則勻稱的雪花,也有畸形的地方。為什么雪花會(huì)有畸形呢 因?yàn)檠┗ㄖ車髿饫锏乃坎豢赡茏笥疑舷滤拿姘朔蕉际且粯拥?,只要稍有差異,水汽含量多的一面總是要增長得快一些。 世界上有不少雪花圖案搜集者,他們象集郵愛好者一樣收集了各種各樣的雪花照片。有個(gè)名叫賓特萊的美國人,花了畢生精力拍攝了近六千張照片。蘇聯(lián)的攝影愛好者西格尚,也是一位雪花照片的攝影家,他的令人銷魂的作品經(jīng)常被工藝美術(shù)師用來作為結(jié)構(gòu)圖案的模型。日本人中谷宇吉郎和他的同事們,在日本北海道大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的冷房間里,在日本北方雪原上的帳篷里,含辛茹苦二十年,拍攝和研究了成千上萬朵的雪花。 但是,盡管雪花的形狀千姿百態(tài),卻萬變不離其宗,所以科學(xué)家們才有可能把它們歸納為前面講過的七種形狀。在這七種形狀中,六角形雪片和六棱柱狀雪晶是雪花的最基本形態(tài),其它五種不過是這兩種基本形態(tài)的發(fā)展、變態(tài)或組合。 雪的保溫作用 積雪,好象一條奇妙的地毯,鋪蓋在大地上,使地面溫度不致因冬季的嚴(yán)寒而降得太低。積雪的這種保溫作用,是和它本身的特性分不開的。 我們都知道,冬天穿棉襖很暖和,穿棉襖為什么暖和呢?這是因?yàn)槊藁ǖ目紫抖群芨?,棉花孔隙里充填著許多空氣,空氣的導(dǎo)熱性能很差,這層空氣阻止了人體的熱量向外擴(kuò)散。覆蓋在地球胸膛上的積雪很象棉花,雪花之間的孔隙度很高,就是鉆進(jìn)積雪孔隙里的這層空氣,保護(hù)了地面溫度不會(huì)降得很低。當(dāng)然,積雪的保溫功能是隨著它的密度而隨時(shí)在變化著的。這很象穿著新棉襖特別暖和,舊棉襖就不太暖和的情況一樣。新雪的密度低,貯藏在里面的空氣就多,保溫作用就顯得特別強(qiáng)。老雪呢,象舊棉襖似的,密度高,貯藏在里面的空氣少,保溫作用就弱了。 為什么物體里貯藏的空氣越多,保溫效果越強(qiáng)呢? 這是因?yàn)榭諝馐遣涣紝?dǎo)體的緣故。我們知道,任何一個(gè)物體,它本身都能通過熱量,這種能夠通過熱量的性能,稱做物體的導(dǎo)熱性。在自然界常見的幾種物質(zhì)中,空氣的導(dǎo)熱性最差。所以物體里容納的空氣越多,它的導(dǎo)熱性就越差。由于積雪里所能容納的空氣量變化幅度較大,因此,積雪的導(dǎo)熱系數(shù)變化幅度也較大。一般剛下的新雪孔隙大,保溫效應(yīng)最好,到春天融雪后期,積雪為水所浸漬,這時(shí)它的導(dǎo)熱系數(shù)就更接近于水了,積雪的保溫作用便趨于消失。 雪蝕作用 冰緣氣候條件下積雪場(chǎng)頻繁的消融和凍脹所產(chǎn)生的一種侵蝕作用。產(chǎn)生雪蝕作用的地區(qū)分布在沒有冰蓋的極地和亞極地以及雪線以下、樹線以上的高山帶。那里年均氣溫為0℃左右,屬于永久凍土帶。雪場(chǎng)邊緣的交替凍融,一方面通過冰劈作用使地表物質(zhì)破碎;一方面雪融水將粉碎的細(xì)粒物質(zhì)帶走,故雪蝕作用包括剝蝕和搬運(yùn)兩種作用。隨著雪場(chǎng)底部加深,周邊擴(kuò)大,山坡上逐漸形成周邊坡度小的寬淺盆狀凹地,即雪融凹地。其形態(tài)、成因和空間分布均不同于冰斗,但兩者又有聯(lián)系。當(dāng)氣候進(jìn)一步變冷、雪線下降時(shí),雪蝕凹地可發(fā)育成冰斗;反之,氣候轉(zhuǎn)暖、冰川消退時(shí),冰斗可退化為雪融凹地。不同自然地理?xiàng)l件下的雪蝕作用方式和速度各不相同。在緯度較低、降水量大、年凍融日數(shù)多的地方,雪蝕作用速率較快,雪蝕凹地深、面積大。如中國東北小興安嶺地區(qū),雪蝕凹地十分普遍。反之,在緯度高、降水量少、夏溫低的地方,雪蝕作用就弱。地面坡度的影響是:坡陡>40°,雪場(chǎng)不易存在;平地上雪蝕作用極慢;30°左右的坡地上,雪蝕作用最為活躍。