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寒冷的河面上升起的蒸氣,究竟是什麽

2024-01-28科學

在過去的幾天裏,北極氣流給美國許多地區帶來了低於冰點的溫度,包括芝加哥和密西根湖。在那裏,人們註意到了一個非常奇特的現象:"蒸氣"似乎在芝加哥河和湖面上升起。這引發了許多人的疑問(也授權以像4位元金發女郎的風格一樣):到底發生了什麽事情?

首先要說的是,那並不是蒸汽。蒸汽是水受熱釋放的水蒸氣。而你看到的確實是水蒸氣——但我們應該對其形成方式持嚴謹的態度。你所看到的現象更接近於寒冷天氣裏看到自己呼出口氣的情況。你可能不會說自己在冒蒸汽。

觀看視訊(或者如果你在芝加哥或其他同樣寒冷的地方,還有流動水的地方),你是在目睹水蒸氣在水面上凝結。這以前被稱為海煙,但它更類似於霧。

它的形成是由於冷空氣和溫暖水之間的溫差。在兩者的交界處,會形成一個薄薄的空氣層,裏面含有一些水蒸氣。溫暖的空氣上升,而水蒸氣突然接觸到更冷的空氣,就會凝結成霧狀,飄散在河流、海洋和湖泊上。

最佳的形成條件是空氣和水的溫差較大,就像現在的芝加哥一樣。而且當沒有太多風的時候更容易形成,這樣凝結就有時間發生,不會立刻被吹走。

那為什麽需要這種條件來形成海煙呢?這與露點有關。在一定空氣容積內飽和所需的水蒸氣量取決於溫度。溫度越低,達到露點就越容易。超過露點後,水蒸氣就開始凝結。在較高海拔處,我們稱之為凝結雲。在地面,我們稱之為霧。

霧和海煙是相關的,但霧的形成方式恰恰相反——是在冷水上方的溫暖空氣形成的。另一個類似海煙的現象是在直射陽光下冰的昇華。

所以,在通俗易懂的語言中,海煙的形成主要是由於水蒸氣在遇冷後被凝結,變成了霧狀,而這需要一定的溫差和較為平靜的環境。透過這個比喻,我們可以更容易地理解海煙的形成原理。