人工增雪的原理類似于人工增雨,但是比人工增雨的成功率更大。人工增雨可以增加大約20%的雨量,而在高山高寒地區(qū),人工增雪卻能增加30~40%的降水量。這是因?yàn)楦呱礁吆貐^(qū),溫度低,水汽容易達(dá)到飽和狀態(tài),同時(shí),雪晶比雨滴更容易形成。只要人工給大氣增加一些結(jié)晶核,比較容易促進(jìn)降雪。
天上的水汽要變成雨雪降下來必須具備兩個(gè)條件,一個(gè)是必須有一定的水汽飽和度(主要與溫度有關(guān)),另一個(gè)是必須有凝結(jié)核。因此,人工增雪首先必須天空里有云,沒有云就像巧婦難做無米之炊一樣,下不了雪。能下雪的云,棸0℃以下的冷云。在冷云里,既有水汽凝結(jié)的小水滴,也有水汽凝華的小雪晶。但它們都很小很輕,倘若不存在繼續(xù)生長(zhǎng)的條件,它們只能像煙霧塵埃一樣懸浮在空中,很難落下來。我們?cè)诙炖锝?jīng)常能看到大塊大塊的云彩,就是不見雪花飄下來,因?yàn)榻M成這些云彩的雪晶太小,克服不了空氣的浮力,降水能力很差。如果在云層里噴撒一些微粒物質(zhì),促進(jìn)雪晶很快地增長(zhǎng)到能夠克服空氣的浮力降落下來,這就是人工增雪的功勞。
上世紀(jì)四十年代,有人在飛機(jī)上把干冰碎粒撒到溫度為-20℃的高積云頂部,結(jié)果發(fā)現(xiàn)雪從這塊云層中降落下來。干冰很像冬天壓結(jié)實(shí)的雪塊。干冰的溫度很低,在-78.5℃以下。把干冰晶體象天女散花似的噴撒在冷云里,每一顆二氧化碳晶體都成為一個(gè)劇冷中心,促使冷云里的水汽、小水滴和小雪晶很快地集結(jié)在它的周圍,凝華成較大的雪花降落下來。
現(xiàn)在常用碘化銀來人工降雪。碘化銀是一種黃顏色的化學(xué)結(jié)晶體,平時(shí)作為照相材料里的感光劑使用。碘化銀的晶體與雪晶的六角形單體尺寸非常相似,它們單體里的原子排列也十分近似,兩者的晶格間距也很接近(碘化銀是4.58埃,雪晶是4.52埃)。因此,把碘化銀微粒撒在降水能力較差的云層里,使它冒名頂替雪晶,便能讓云中的水汽和小水滴在冒名的晶體上凝華結(jié)晶,變成雪花。
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