五、水的形态

水的三态

水象孙悟空，它的脸谱和衣着可以瞬息万变。夏季常常浓云密布，突然降下一场瓢泼大雨；或者沉雷滚滚，乌云乱翻，酿成一场雹灾。秋天，水会变成晶莹可爱的露珠，一夜之间撒满树枝草地。初冬的清晨，它又会变做银色的白霜铺在屋顶。冬季到来，河湖冻结，流水变成坚冰。冬去春来，冰雪消融，坚冰又变成流水。。。。

尽管水的脸谱衣着纷纭变幻，但是万变不离其宗，它的基本形态却只有三种：气态、液态和固态。就是人们常说的“水的三态”。

水由一种形态变成另一种形态都有固定的说法。比如，把一壶固态的冰放在火炉上，过一会儿，冰慢慢地变成了液态的水，这个变化叫融解。再烧一会儿，水开了，变成水汽冒了出来，这个变化叫蒸发。严寒的冬季，洗好衣服晾在屋外，尽管冻得直挺挺的，过了一会儿也干了，这是冰直接变成水汽悄悄地跑掉了，这种现象叫升华。

相反，空气中的水汽遇冷变成水滴，这个由气态向液态的转变叫凝结。如果气温低于零度，水汽可以直接变成固态，这叫做凝华。冬天的雪就是这样形成的。冬季江河封冻，液态的水又变成固态的冰，这叫做凝固。

实际上，蒸发和凝结，凝华和升华，凝固和融解，这一系列的自然现象随时都在进行着。时而大朵的云彩淡装素抹，隐身而去；时而凝成雨雪，露出原形。一夜之间会露满原野，或霜铺大堆；太阳一出就消声匿迹，无影无踪。。。。。

水在大自然的舞台上这些出色的表演，曾经引起许多人的无穷赞叹！然而，水的一切变换都是在温度的严格控制下进行的。如果把水比作台上蹦蹦跳跳的木偶，温度却象台下紧张操纵的木偶演员。

当然，大自然是非常复杂的，水的三态变化除了受温度的影响以外，往往还和其它条件有关系。冰水之间融解和凝固是比较筒单的，在一般情况下，低于零度，水就会凝固成冰；高于零度，冰就会融解成水。怛是水面蒸发或冰面升华就有点复杂了。虽然蒸发和升华在任何温度都能进行，不过它是随着温度的升高而加快的。此外，还和风的大小，空气的干燥程度有关。

在赤日炎炎的麦收季节，空气十分干燥，洗了衣服晾在外边很快就干。如果有点风干得会更快。相反，在潮湿的阴天晾衣服就干得很慢，甚至几天都干不了。

由此看来，潮湿空气对水的蒸发或冰的升华速度影响很大。如果空气过分潮湿，蒸发和升华就会立即停止。有时甚至出现相反现象，空气中的水汽会凝结成水或凝华成冰。这说明，空气中水汽的含量该是有限度的，并不象韩信将兵，多多益善。

这是什么缘故呢？原来还是温度起着一定的控制作用。在一定的温度下，一立方米体积的空气里，水汽的最大含量是固定的，这就是水汽的饱合量&就象火车的每节车厢，都规定载运旅客的定员数那样。不过，空气中水汽饱合量不象车廂定员那样多少不变，而是随着温度的升降有显著的增加或减少。

例如，气温在0℃时，一立方米的空气中水汽的饱合量是4.84克；在20℃时就增至7.12克;如果气温升到38℃，饱合量就增至45.746克。相当于零度时的九倍多。

正是因为气温略有变化，水汽的饱合量就成倍地变化.这就使空气里的水汽对温度特别敏感。太阳一出，气温稍有升高，那寒霜晨雾一扫而光。天气一凉，空气中的水汽就原形毕露，凝成微小的水滴或冰晶，形成各种各样的云彩，织成云绵天衣，接着可能洒下一场绵绵细雨，也许酿成大雨倾盆。在寒冷的冬季，也许纷纷扬扬，飘下一场瑞雪。

碧空彩云

对事物形象的观察，莫过画家那双敏锐的眼睛。万里长空中多变的彩云，在画家的笔下常常被精练地概括为两种：一种是乎平的云层，用直线描绘i另一种是块块的云朵，用曲线勾抹。

其实，云形的变化是非常复杂的有高、有低、有厚、有薄。有的象宝塔林立,凌空而起；有的象峰峦起伏，高接天际；有时风疾云浦，如万马奔腾；有时月夜轻云，显得格外括静……

云的形状这样复杂，如果照画家的概括，未免太简单了。于是，气象学家把云的形状分成三种基本类型：空中的云，有的象一层天幕，均匀地布满天际广叫做层状云；有的成堆、成块，明显地分出孤立的个体排列在天空，叫做积状云；还有的看上去象拋入高空的丝绢，纤细透明，叫纤维状云。这三种基本云形在不同的高度彼此交错重叠，互相演变，就构成了各种各样的云。

夏季的午后，我们常常看到，万里晴空出现一朵朵白云。这种云朵的底部大多是平直的，顶部象随便堆积的棉花一样。云朵在斜阳的照射下，周围象是镶上一圈耀眼的银边，光芒四射，煞是好看。这种云叫晴天积云。

晴天积云是地面空气受热，水汽便随之强烈上升形成的。如果上升气流非常强烈，云朵的顶部剧烈翻腾，冲上高空，颜色会由白变黑，顶部象是戴上一顶铁砧形的丝绒帽子。积云发展到这个阶段就不再是积云，应该叫积雨云了。

积云和积雨云主要是由于空气垂直上升，直插高空，气温骤然降低，空气中的水汽迅逮凝成微小的永滴形成的，所以叫直展云系。

离地面最低的云首推层云。它最高不过一、二千米，底部几乎和地面连在一起。常说“低雾高云”，意思是低则为雾，高则为云。有时皁晨大雾弥漫,稍迟，地面雾气消散，变成阴天。灰白色的云幕布满全天，这就是贴近地面的层云。这种云最多只能下点毛毛雨。

雨层云是以降水为特长的，降水的时间长，面积大。它和层云的面貌大不相同，除了厚度大，颜色深以外，它比层云高过一层。也就是说，它脚踏层云，头顶可达六千公尺的高度。

如果在均匀的灰色云幕上点缀着一个个轮廓鲜明，颜色灰暗的云块，这就是层积云。它的高度不过两三千米。它既不象晴天积云那样鲜艳疏落，也不象雨层云那样布满全天。

层云、层积云和雨层云高度较低多在两三千米以下。云体都是微小的水滴，所以它们统称低云系。

高层云颜色灰白，常常布满全天。它是一层比较薄的云幕。透过这层云幕看太阳或月亮，就象隔着一层毛玻璃似的。它和雨层云相比，髙度大厚度薄，并且云底整齐干净，不象雨层云总是挂着一块块散乱的云絮。所以高层云有如西装笔挺，而雨层云则是衣着褴褛。

高积云常常是由个体不大的云块，成群成行或成波浪状排列而成的云层。有的象草原上的羊群，有的象海滩上的沙纹，有的象巨大的灰白色豆荚横卧蓝天，也有的象散乱的棉絮飞上碧空。有时透过高积云看太阳或月亮，会发现它们的周围套着一个漂亮的华环，叫做日华或月华。华环的里圈呈青白色，向外是黄色，最外沿是红色。这是高积云的一个标志。

高层云和高积云虽然都有一个“高”字，但因它们的高度不过三、四千米，所以都属中云系。

不论是直展云系、低云系和中云系，云体基本上是由液体云滴组成的。但是，六千米以上的高云系就完全不同了，它们全是由冰晶构成的纤维状的云。

卷云是云族中最高的一种云，它的纤维状特征也最显著。它的形象非常特殊，有的象斜挂在天幕上的一缕缕长丝，有的象羽毛飘在辽远的高空。由于云量极少，冰粒细小，所以它不影晌日月光芒的照射。

卷层云的纤维状特征不明显，是一种薄得象丝绢一样的乳白色云幕。它的突出特征是在日月周围能生成风圈，也就是日晕或月晕。

卷积云是白色的小云片。它们彼此孤立象一片片鱼鳞，有秩序地排列在蓝天上。'因此，人们把出现卷积云的天空叫做“鱼鳞天”。

 

以上对十种云的形象简单地勾画了广下，实际上，风云变幻，何止十种！这只不;过是水在空中的粗辂概貌。

 

瑞雪银花

在万物苏醒，生机勃勃的春天，盛开的鮮花显《攀更富有活力。不分瓣的筒形花，形态逼真的蝶形花，四瓣平伸的十宇花，梅花一样的五瓣花，花瓣丛簇的球形花，花冠肥大的盆形花……

然而，不论是烂熳的山花，还是园中花卉，六瓣花却是比较少见的。可是，在严冬寒风中飘扬的瑞雪，却都是六瓣的“银花”。

“雪花飞六出”是我国古代广为流传的佳句。在公元前的西汉时代，《韩诗外传》也指出凡草木花多五出，雪花独六出。”可见我国人民对雪的研究，早在两千年以前就卓有成绩了。不仅注意雪景、雪情，而且对雪花的结构有了正确的认识。

虽然雪花的基本形状是六角形，雪花又多得铺天盖地，但是却没有彼此大小和形状完全相同的雪花。

尽管雪花千差万别，我们还是可以把它们分成几大类。按照国际雪冰委员会的分法，可以分做雪片、雪花、柱状雪晶、针状雪晶、多枝状雪晶、车轮状雪晶和不规则雪晶等七种。其中雪片和柱状雪晶是基本形态，其余五种都是由这两种形态变化形成的。

为什么雪花总是六角形呢？我们知道,雪花是由倒此雪花的形状是由水汽凝华结晶的特点决定的。

水汽凝华结晶时，是沿着四个轴的方向进行的。其中三个轴互相交叉在一个平面上，长度相等，相临两轴向的夹角都是60度。科学家把这三个轴叫辅铀。它们所在的平面称做主面。另外一个轴——主轴通过这三个轴的交点，并且主面垂直。

由于主轴和辅轴长短的不同，就形成了两种基本形态。要是主轴很短，辅轴很长，就构成雪片或雪花；如果辅袖很短，主轴很长，就构成柱状雪晶。

雪晶在生长过程中,辅轴和主轴在位置上相比，主轴深居中心，辅轴却显得锋芒外露。如果空气中水汽较多，水分子拥向雪晶，那辅轴顶端的六个顶角便首当其冲，水汽就会迅速地在顶角上凝华结晶。这时顶角上又会生枝长杈，这些枝杈长到一定程度，又会钻枝分杈。分出的枝杈总是和母杈保持60度的关系。这就形成了六角形的雪花。

假若空中的水汽很少，雪晶就会发生升华现象。那些锋芒外露的辅轴点，当然会先受其害。枝权再次升华，变成水汽向中央部位靠拢，中央钵位就会继续凝华结晶，沿主轴方向不断增长。六角[形的雪花就会逐渐变成六棱状的柱状雪晶。.

雪晶的三根辅轴在一般条件下是等长的。但是在湿度较大，温度较高（-5℃)的情况下，雪晶的某一条辅轴的顶角会突然崎形发展，长成冰针。无数的冰针弥漫在晴朗的寒空里，象宝石一样,闪烁着动人的光彩。所以人们把它叫做宝石尘。

形形色色的雪花晶体，在克服了空气的浮力，姗嫩飘落的过程中，形态仍然不断地变化。假如气罈接近0℃，雪的晶体就会粘合在一起，形成漫夭的鹅毛大雪。

人们常用雪来形容洁白无瑕，这是非常赂切的。但是雪却有时脱去洁白的素装，披上彩色的罩衣。例如，我国天山附近降过黄雪；珠穆朗玛峰上见过红雪；苏格兰还发现过黑雪。一向喜欢银装素裹的皑皑白雪，为什么一反常态，突然穿黄披红乔装打扮呢？经过科学考察证明，原来黄色是被附近的沙漠泛起的黄尘涂上的；红色是被细小的红藻染成的；黑色却是被粘在雪花上的煤烟沫上的，可见彩色都是雪的假象，洁白才是雪的本来面目。

海上玉山

 

极地海域，经常漂浮着十分壮观的冰山，有的洁白如玉，有的嫩绿晶莹。在阳光辉陝，碧海衬托下，宛如一座座拔海而起的玉山。

常见的泳山形状有两种:一种冰山顶部平如桌面，人们叫它桌状冰山，在南极附近最为常见•，另一种冰山瑕尖底大，大家称倣金字塔形冰山，在北极漂浮最多。

冰山高度一般有三层楼到十层楼那么高，但是也有的达到很大的高度。在南极的福克兰群岛附近，有人看见一座桌状冰山，水面以上就有450米。因为冰山露出水面的部分还不到它整个体积的四分之一，所以这座浓山至少有1，800米。

冰山的长度一般在1.5公里以上，宽度大约是它长度的四分之一到八分之一。有的冰山面积很大。大西洋上就曾发现过一座冰山，长达120公里，,宽约75公里。差不多有我国台湾省的四分之一那么大。这样巨大的冰块是哪里来的呢？

原来它们的“老家”都在南极或北极。南极大陆和格陵兰岛就是它们的故乡。那里的冰雪堆成一个辽阔无垠的盾形冰盖。巨厚的冰层在重力的作用下，分别沿着山谷或洼地向大海缓慢地流去，这就是大陆冰川。冰川前部，象舌头—样伸入大海，这部分叫冰舌。如杲许多冰舌到达的地方是一个风平浪静的海湾，这些冰舌就会连在一起，形成一个海上冰原。它的边缘如刀砍斧剁一样整齐，高度可达因十多米，突兀峥嵘，象一座髙大的冰墙。这个海上冰原就叫做冰障。

冰舌和冰障不断向海中延伸，能够长达几百公里，形成特洙的“冰半岛”。这些浮在海上的“冰半岛”，基底毕竟不牢，而且越长就越经不起风浪的袭击或潮水涨落的动荡，往往在特大浪潮的摇撼下，嘎拉一声震天巨晌，“冰半岛”拦腰断裂，随海水漂去。这就是人们看到的冰山。

冰山刚刚离开冰半岛”的时候，冰层中充满着气泡，就象大理石一样的洁白。后来经过不断消融，会逐浙变成美丽的绿色。

巨大的冰山寿命是很长的，有的可以在海上漂浮好几年。南极形成的冰山最远可以漂流到南纬40°附近。

冰山不但寿命长，而且数量大。有人估计，南极冰盖每年约有一万四千多亿吨的冰块倾泻到海里，形成冰山。如按世界人口为四十亿计算，每人可以分得三百五十吨冰。在北半球每年形成的冰山约16，000个，其中百分之九十是从格陵兰冰盖崩解而成的。这些冰山慢慢向南漂移，大部分漂向大西洋西部，每年约有四百座冰山经过纽芬兰，对轮船通航造成很大的烕胁。在一八七〇年至一八九O年间，就有十四艘轮船和冰山相撞丽沉没，还有四十余艘被冰山撞伤。

最悲惨的一次事件发生在一九一二年，一艘崭新的客轮“铁塔尼"号，它首次出航就和冰山遭遇而沉没了。此后，国际上在冰山出没的地方设立了观察哨，有效地避免了冰山撞船事故。但在一九五九年，丹麦海轮“汉斯•赫脱夫特”号还不幸撞在冰山上，造成船毁人亡。

冰园奇景

南极大陆的茫茫冰原，面积之大，堆积之厚,堪称冰川之最。相形之下，高山之巅的山岳冰州显得袼外渺小，微不足道。但是从外形上看„山岳冰川体态多变，构成一幅独特的冰园奇景；那盾形的大陆冰盖就显得过分呆板单调了。

高山的地形十分复杂，所以，冰川的形态变化很大大。有的状如树枝，有的貌似漏斗。有的气势磅礴，酷似凝固了的大海怒涛；有的静卧幽谷，宛如绵羊偃睡。尤其那冰塔林立，冰湖棋布，冰芽丛生，冰洞深遼，冰挢横空，冰井轰鸣的水晶林园，倍加引人入胜。

然而，领略冰峰雪岭的无限风光，却不象游颐和园那样轻松消闲，需要冒着生命危险，攀上海拔近六千米的高山，才能“身临其境”。我们还是听听登山运动员的生动描述，间接欣赏一下冰园奇景吧！

在珠穆朗玛峰北坡，沿绒布河向上，攀到五千七百米时,突然发现山谷中布满了奇形怪状的冰塔。这就是世界罕见的中绒布冰川的冰塔群。一座座蔚蓝色的冰塔成群结队地连成一片。有的雄伟耸立，高达三、四十米，象西安著名的大小雁塔；有的却小巧玲珑，高不过膝，象玉雕的笋芽。在参差错落的冰塔之间，由于融化和再凝结的作甩，形成了许多大小不一的冰面湖。在阳光的照耀下，湖光塔影，绚丽夺目，美不胜收。

另外，在这本晶般的塔林湖畔，还有许多奇异皈“水晶”建筑如高大整齐的冰墙，各种形状的冰桌，上大下小的冰蘑菇，突然隆起的冰鼓丘……

在这些魅人的艺术珍品中行进，还可以听到冰下淙淙的水流声，以灰响亮清脆的冰裂声。这更增加了天然艺术馆的生气。

塔林无限美，冰洞更诱人。东海水下的龙宫谁也没有见过，这万仞高山上的冰洞倒真有点象传说中的水晶宫。洞壁晶莹透亮，并且饰有美丽的花纹。洞中冰笋林立，洞顶悬挂着冰钟乳。粗细不等的冰柱象一排排盘龙玉柱，矗立在“水晶宫”的“大厅”里。

冰洞常常彼此相通，洞中有洞。冰桐的上端常和狭小的冰隧道相连。冰隧道的出口,常有冰漏斗或冰井。

在暑热来临的夏天，冰漏斗是屡见不鲜的。它是由冰川表面融化的水，沿着冰裂缝的交叉点渗漏，逐渐融蚀形成的。如果水量很大，就会把冰漏斗融成直通冰层底部的冰井。在天山卡拉格玉勒冰川的冰舌上，曾发现过大冰井。在十公里以外傲地方，就听见沉重的轰鸣。循声走近一看，原来是一口直径约五米的大冰井。它正处在一个冰面河的河口上。大量的河水涌入井口，就发出了震耳欲聋的吼声。

优美动人的冰园奇景，是不断运动着的冰川，在太阳的照射下差别消融的结果。所以，冰园的全部珍.品，都是大自然的:精工巧作。誉为世界屋脊的我画青藏高原上，有许多直插云天的大山，山廣发育着各种类型的冰川。冰川下部普遍被大自然加工成无数的冰词。所以，我国人民欣赏冰园奇景，有着非常优越的条件。这也可以叫做得天独厚吧!

雾海银树

 

寒凝原野的严冬，在雾气弥漫的清晨，树木枝条的迎风面上，往往粘满了,白莺茸的冰花。待雾气渐渐消散，蓝天慢慢绽开的时刻，一幅清新幽雅的图景便展现在人们面前：薄雾蓝天,银树遍野，不同外形的建筑物隐现其间……这就是雾淞构成的美景。

雾淞也叫树挂。它可以分为两种，就是粒状雾淞和晶状雾淞。

粒状雾淞是一种白色不透明的小冰粒。它是由过冷却雾滴凝结形成的。把粒状雾淞放在显微镜下魈察，就会发现它们是冻结在一起的无数个小冰珠，而这些小泳珠都是圆圆的小冰球。这是因为，过冷却雾滴是一个个球形的小水滴，它们在微风的吹拂下，在刚刚接触物体的一瞬间，就立即直接地冻结在那里，因而保持了雾滴原来的圆球形状3

晶状雾淞是一种雪白的毛茸茸的冰晶。它凝结在物体的迎风面上，样子很象一簇簇倒立的银针，也有时象直立的雪片。晶状雾淞是在有过冷却雾滴的天气里，由水汽凝华生成的。

在冰水共存的条件下，空气对冰面来说，水汽已经是过饱合了；可是对水面来说，可能没有达到饱合。换句话说，冰面要求的饱合水汽量水面低。这样，雾滴就要蒸发，蒸发的水汽就会很快地在冰面上凝华。这种情形在零下12℃时最为显著。这样持续地进行，就使雾滴不断地消失，雾淞晶体逐渐地增大。

由于较大的风容易使雾滴碰撞物体，直接冻结在上面；微弱的风适宜让雾滴蒸发，促使冰晶生长，所以在过冷却雾中，风速比较大的时候形成粒状雾淞，风速很小甚至无风的时候出现晶状雾淑。

晶莹可爱的雾漱有时并不可爱，当它和雨淞合起伙来就要酿成巨大的祸害。

雾淞是过冷却雾滴形成的，雨淞则是过冷却雨滴形成的。过冷却雨滴遇到物体，很快就变成透明的冰层，象是给物体披上了坚硬的盔甲，所以有的地方把雨淞叫做冰甲。飞机最怕它，因为机翼前缘如杲结了冰，就会改变外形，使升力不足，发生失速现象。必须用碎冰设备及时除掉，否则就会发生危险。

雨淞和雾淞有时在电线上结成直径达几百毫米的冰，这就是电线积冰现象。它不但增加了电线的重量，而且扩大了受风面积。它可以使电线拉断，电杆倒伏。

一九五四年，山东省南部的一个城市，发生了一次电线积冰现象。冰的平均厚度只有7.5毫米，就使城区附近的六十多根电杆被压倒。

在纬度较高或地势较高的地区，积冰现象更容易发生，并且可以达到很大的规模。如1930年十二月，苏联欧洲部分发生了一次电线积冰。单是在它西南部的铁路线上，就有四千多根电杆被损坏，有五千多根电杆被压倒。另外，在一九三三年十一月，苏联的土耳斯克省发生的一次电线积冰，使输电网和电讯联络中断了五至十天。

当然，灾害性的电线积冰现象是不多见的。因为只有在冰多风大的情况下，才会超过电线负荷。如果电线仅仅挂上一层白霜似的雾液，这不但无害，反而会便遍野银树的幽雅图景真的构成“一丝银线横天际，万颗明珠遍地洒”的意境。尽管灾害稀有，在高寒地区架设电线时，还是尽量使线路通过背风的山腰地带或采取其它技术措施，以避免电线积冰带来的危害。