食鹽是人工影響天氣的主要催化劑之一,那么,廚房鹽罐子里的鹽撒到云中也可以形成雨嗎?
要解答這個(gè)問題,我們先得知道“食鹽”為什么能夠增雨。
云,有“冷暖之分”,溫度低于0℃的叫冷云,高于0℃的叫暖云。在很長一段時(shí)間中,我們所說的人工增雨,更多是通過人工方法驅(qū)動(dòng)冷云降水,簡單來說就是讓云中的冰晶越來越多、越來越大,最后沉降并融化成雨。冷云降雨過程中起催化作用的,可以是人工冰核(碘化銀),也可以是讓氣溫驟降的制冷劑(干冰、液態(tài)二氧化碳、液態(tài)氮)。
后來,暖云增雨的需求慢慢多了起來。以我國為例,暖云一般出現(xiàn)在南方地區(qū)和北方夏季,無論是從地域還是季節(jié)來說,雨量相對(duì)充沛。不過近些年來,隨著農(nóng)業(yè)管理愈加精細(xì),南方種植戶希望在作物關(guān)鍵生長期進(jìn)行有針對(duì)性的增雨作業(yè)。此外生態(tài)恢復(fù)、水庫蓄水等也對(duì)人影作業(yè)提出了更高要求。因此,暖云增雨也被提上日程。這時(shí)候,食鹽就派上用場了。
在暖云自然降水過程中,云滴須大到一定程度,一般直徑達(dá)到100微米以上,才能對(duì)抗上升氣流,形成能夠下落的雨滴。在很多暖云中,水汽粒子直徑只有5微米到10微米,就好像浴室的霧氣不會(huì)形成降水一樣,這些粒子自由地懸浮在空中。此時(shí),若向云中播撒吸濕劑(鹽),在水汽充沛的環(huán)境中,就可把小水滴團(tuán)結(jié)在一起,助其長到數(shù)十微米后,繼續(xù)與周圍小水滴碰撞,在重力作用下沉降,最終落下來。
回到最初的問題,我們不妨做個(gè)比較:一般來說,食用鹽中一顆鹽粒的直徑大約為0.1毫米,即100微米左右。這樣的個(gè)頭,若放在暖云中,自身已經(jīng)達(dá)到了下落的標(biāo)準(zhǔn)。想象一下,如果在飛機(jī)里向云中拋撒一把食鹽,結(jié)果很可能是一陣濕潤的鹽落了下去,而云,幾乎還是那片云。
實(shí)際上,鹽作為吸濕劑的應(yīng)用歷史,確實(shí)有一個(gè)不斷“瘦身”的過程。最早催化暖云降雨的鹽粒,要通過物理過程進(jìn)行研磨,得到直徑30微米左右的鹽粒。不過即便如此,還是向云中送進(jìn)去的東西多,產(chǎn)生的雨滴少。
后來,實(shí)踐中更多采用化學(xué)方法,通過物質(zhì)間燃燒反應(yīng)產(chǎn)生1微米以下的鹽粒(氯化鉀、氯化鈉)。這樣,一個(gè)小小的鹽粒就如同一粒種子,播撒進(jìn)云朵后,在它短暫的生命周期中能夠不斷吸濕、碰撞、變大。由此,播撒同等體積的鹽,直徑小的粒子能夠產(chǎn)生更多的雨滴。
其實(shí),“個(gè)頭小”可以算是催化劑的基本要求,碘化銀也不例外。最早用來作催化劑的碘化銀,是通過純物理過程獲得的。人們將碘化銀結(jié)晶溶于碘化銨(或碘化鉀、碘化鈉)的丙酮溶液中,將其噴入高溫火焰中燃燒,碘化銀就可以從固態(tài)直接變成蒸汽,隨后在空氣中遇冷凝結(jié)成非常微小的顆粒。一般來說,每克碘化銀中能有1013到1014個(gè)碘化銀粒子。
近些年來,碘化銀小顆粒主要通過化學(xué)方法獲得,而且就連化學(xué)反應(yīng)的過程也可以在人影飛機(jī)上完成。工作人員把一定比例的化學(xué)成分和助燃劑在飛機(jī)上點(diǎn)燃,當(dāng)溫度達(dá)到2000℃以上時(shí),生成的碘化銀可瞬間氣化,后在空氣中遇冷又很快凝華。如此一番過程后,一個(gè)個(gè)微小的碘化銀粒子便可以馬上進(jìn)入云朵“工作”了。
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