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小学生科普知识大全少儿科学常识集锦

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239#
 楼主| 发表于 2012-4-20 11:16:19 | 只看该作者
雪花为什么是六角形的?





  早在公元前的西汉时代,《韩诗外传》中就指出:“凡草木花多五出,雪花独六出。”雪的基本形状是六角形。但在不同的环境下,却可表现出各种样的形态。
  世界上有不少雪花图案收集者,他们收集了各种雪花图案。有人花了毕生精力拍摄了成千上万张雪花照片,发现将近有六千种彼此不同的雪花,但他死前认为这不过是大自然落到他手中的少部分雪花而已。以致于有人说沒有两朵大小和形状完全相同的雪花。
  为什么雪花的基本形态是六角形的片状和柱状呢?
  这和水汽凝华结晶时的晶体习性有关。水汽凝华结晶成的雪花和天然水冻结的冰都属于六方晶系。我们在博物馆里很容易被那纯洁透明的水晶所吸引。水晶和冰晶一样,都是六方晶系,不过水晶是二氧化硅(SiO2)的结晶,冰晶是水(H2O)的结晶罢了。
  六方晶系具有四个结晶轴,其中三个辅轴在一个基面上,互相以60的角度相交,第四轴(主晶轴)与三个辅轴所形成的基面垂直。六方晶系最典型的代表就象是几何学上的一个正六面柱体。当水汽凝华结晶的时候,如果主晶轴比其他三个辅轴发育得慢,并且很短,那么晶体就形成片状;倘若主晶轴发育很快,延伸很长,那么晶体就形成柱状。雪花之所以一般是六角形的,是因为沿主晶轴方向晶体生长的速度要比沿三个辅轴方向慢得多的缘故。

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240#
 楼主| 发表于 2012-4-20 11:16:44 | 只看该作者
雪花有多大





  诗人李白在形容燕山雪花时有一句著名诗句:“燕山雪花大如席”。雪花真的有那么大吗?其实,雪花是很小的。不要说“大如席”的雪花科学史上没有记录,就是“鹅毛大雪”,也是不容易遇到的。
  事实上,我们能够见到的单个雪花,它们的直径一般都在0.5~3.0毫米之间。这样微小的雪花只有在极精确的分析天平上才能称出它们的重量,大约3000~10000个雪花加在一起才有一克重。有位科学家粗略统计了一下,一立方米的雪里面约有60~80亿颗雪花,比地球上的总人口数还要多。
雪花晶体的大小
  雪花晶体的大小,完全取决于水汽凝华结晶时的温度状况。在非常严寒时形成的雪晶很小,几乎看不见,只有在阳光下闪烁时,人们才能发现它们象金刚石粉末似地存在着。
  据研究,温度对雪晶大小存在影响:当气温为-36℃时,雪晶的平均面积是0.017平方毫米;当气温为-24℃时,平均面积是0.034平方毫米;气温为-18℃时,平均面积是0.084平方毫米;-6℃时,为0.256平方毫米;气温在-3℃时,雪晶的平均面积增大到0.811平方毫米。
  人们有种错误的感觉,这种感觉常常是从有些文学作品描写天气严寒时,喜欢用“鹅毛大雪”来形容。其实,“鹅毛大雪”是气温接近0℃左右时的产物,并不是严寒气候的象征。相反,雪花越大,说明当时的温度相对比较高。三九严寒很少出现鹅毛大雪,只有在秋末初冬或冬末初春时,才有可能下鹅毛大雪。所谓的鹅毛大雪,其实并不是一颗雪花,而是由许多雪花粘连在一起而形成的。单个的雪花晶体,直径最大也不会超过10毫米,至多象我们指甲那样大小,称不上鹅毛大雪。
  在温度相对比较高的情况下,雪花晶体很容易互相联结起来,这种现象称为雪花的并合。尤其当气温接近0℃,空气比铰潮湿的时候,雪花的并合能力特别大,往住成百上千朵雪花并合成一片鹅毛大雪。因此,严格地说,鹅毛大雪并不能称为雪花,它仅仅是许多雪花的聚合体而已。

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241#
 楼主| 发表于 2012-4-20 11:16:59 | 只看该作者
雪盲症的制造者
在南极大陆有一种神奇的“白光”。这种白光曾使不少勇敢的探险家丧失生命。据有的文章透露,当人们看到这种强烈的白光时,眼睛就什么也看不见了。结果使疾驰着的滑雪者因失明而摔倒在雪面上,车辆或飞机的驾驶员每每造成事故,甚至车覆机毁。

1958年,在南极埃尔斯沃斯基地上空,一架直升飞机的驾驶员突然遇到这种白光,眼睛顿时失明,飞机失去控制,坠毁在雪原上。智利的南极探险家卡阿雷·罗达尔,有一次外出工作,不慎没有戴墨镜而遇到白光。他感到有一个光的实体向他移动,先是玫瑰红的,接着变成肉色的。这时眼睛疼痛极了,仿佛有人往他眼里撒了一把石灰,接着就什么也看不见了。幸亏同伴找到了他,把他带回基地。过了三天视力才恢复过来。

在高山冰川积雪地区活动的登山运动员和科学考察队员,稍不注意,忘记了戴墨镜,也时常被积雪的反光刺痛眼睛,甚至暂时失明。医学上把这种现象叫做“雪盲症”。

雪盲是人眼的视网膜受到强光刺激后而临时失明的一种疾病。一般休息数天后,视力会自已恢复。得过雪盲的人,不注意会再次得雪盲。再次雪盲症状会更严重,所以切不能马虎大意。多次雪盲逐渐使人视力衰弱,引起长期眼疾,严重时甚至永远失明。

那么,雪盲症的罪魁祸首到底是谁呢?

原来就是积雪对太阳光的很高的反射率。所谓反射率,是指任何物体表面反射阳光的能力。这种反射能力通常用百分数来表示。比如说某物体的反射率是45%,这意思是说,此物体表面所接受到的太阳辐射中,有45%被反射了出去。雪的反射率极高,纯洁新雪面的反射率能高到95%,换句话说,太阳辐射的95%被雪面重新反射出去了。这时候的雪面,光亮程度几乎要接近太阳光了,肉眼的视网膜怎么能经受得住这样强光的刺激呢?

在南极辽阔无垠的雪原上,有些地方的积雪表面,微微下洼,好象探照灯的凹面。在这样的地方,就有可能出现白光。出现白光的雪面,当然要比普通雪面所反射的阳光更集中更强烈了。在一般情况下,雪面并不象镜子那样直接把太阳光反射到人的眼睛里,而是通过雪面的散射刺激眼睛的。人眼在较长时间受到这种散射光的刺激后,也会得雪盲症。因此,有时候即使是在阴天,不戴墨镜在积雪地上活动久了的人,眼睛也会暂时失明。

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242#
 楼主| 发表于 2012-4-20 11:18:20 | 只看该作者
用积雪作建筑材料





  冬天,纷纷扬扬的雪花惹人喜爱,孩子们都喜欢用雪来做游戏。例如滚雪球,堆雪人,建筑雪碉堡,塑造雪假山等,都是孩子们想玩的游戏,温度在0℃~-5℃的情况下都可以用积雪来做。这是最原始最简单的用积雪当作建筑材料的事例。
  积雪是良好的防寒和防风物质,在林海雪原上周旋的猎人们都知道。夜晚他们在雪地露宿时,总是在雪地上挖个雪坑,把挖出的雪堆积在雪坑的周围。他们就在这样的雪窝子里过夜,既保暖,又防风。长篇小说《林海雪原》里描写杨子荣打虎上山之前,就是在这种简单的雪窝子里过夜的。
爱斯基摩人的小雪屋
  在我们地球的南北两极,一些终年结冰的地方,由于交通运输十分不便,积雪是唯一最方便的建筑材料。世界最大的岛屿格陵兰岛,位于北极圈内。生活在这个岛屿北部的爱斯基摩人过着随时迁移的渔猎生活。为了适应这种生活习惯,真是靠山吃山,靠水吃水,他们就地取材,随心所欲地利用积雪作为建筑材料,建造起一座又一座令人赞叹的“爱斯基摩人小雪屋”。
  很多在北极寒风中冻得四肢发僵的探险家和旅行者,一踏进爱斯基摩人低矮的小雪屋,都曾用动人的笔调和喜悦的心情追述过小雪屋的温暖舒适。有的说象沙漠里的游子遇到了清泉,有的说象漂流的海船遇到了大陆。的确,那沁骨的寒冷已留在屋外,雪屋中央的北极白熊皮上,坐着雪屋主人的一家,旁边燃烧着一堆熊熊篝火,茶壶咝咝地喷出白色的蒸汽……
在雪堆里烤火
  停!停!!不想要命了,在雪堆里烤火!
  没事的!雪屋刚开始点篝火的时候,屋里的墙壁和天花板会融化一些,但融化的只是一小薄层而已。当墙壁和天花板上触化的薄层慢慢冻结成一层冰壳以后。篝火再也不能融化冰壳和冰壳外面的雪屋了。根据不少北极探险家的报道,这种小雪屋里的暖和情况,即使屋外气温达到-50℃,雪屋里的人却可以不穿毛衣。

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243#
 楼主| 发表于 2012-4-20 11:18:34 | 只看该作者
不在天空里凝结的雪花
雪都是从天空中降落下来的,怎么会有不是在天空里凝结的雪花呢?

1773年冬天,俄国彼得堡的一家报纸,报导了一件十分有趣的新闻。这则新闻说,在一个舞会上,由于人多,又有成千上百支蜡烛的燃烧,使得舞厅里又热又闷,那些身体欠佳的夫人、小姐们几乎要在欢乐之神面前昏倒了。这时,有一个年轻男子跳上窗台,一拳打破了玻璃。于是,舞厅里意想不到地出现了奇迹,一朵朵美丽的雪花随着窗外寒冷的气流在大厅里翩翩起舞,飘落在闷热得发昏的人们的头发上和手上。有人好奇地冲出舞厅,想看看外面是不是下雪了。令人惊奇的是天空星光灿烂,新月银光如水。

那么,大厅里的雪花是从哪儿飞来的呢?这真是一个使人百思不解的问题。莫非有人在耍什么魔术?可是再高明的魔术师,也不可能在大厅里耍出雪花来。

后来,科学家才解开了这个迷。原来,舞厅里由于许多人的呼吸饱含了大量水汽,蜡烛的燃烧,又散布了很多凝结核。当窗外的冷空气破窗而入的时候,迫使大厅里的饱和水汽立即凝华结晶,变成雪花了。因此,只要具备下雪的条件,屋子里也会下雪的。

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244#
 楼主| 发表于 2012-4-20 11:18:51 | 只看该作者
积雪的各种形状





  苏联有个名叫莫罗佐夫的人,在沙皇俄国的监狱里,被监禁了二十五年。每年冬天,他耐心地观测窗外的雪花是怎样降落的,降落到地面的雪花又是如何形成积雪的。他发现静风时降落的雪花,大多数是平面贴地的,雪花之间彼此架空,好象新弹的棉絮一样。如果雪片较大,它在飘落过程中,边缘卷曲,此时形成的积雪,很象春天的柳絮堆积在一起。更多的时候,降雪时伴随着风,雪花因碰撞而破碎,形成颗粒细而密度比较大的积雪。如在暴风雪中形成的积雪,颗粒更细,密度更大。
  仔细观测积雪的各种形状,是一件十分有趣的事。不同的天气条件、不同的地形环境,所形成的积雪状况,差异是很大的。
  风和阳光好象两位勤奋的雕刻家,它们能将积雪雕塑成各种美妙的姿态。
  积雪表面经常可以见到的是优美起伏的雪浪。在比较干燥的积雪面上,只要有气流摩擦而过,就能形成雪浪。雪浪的大小跟当地风的大小有密切关系。大的雪浪相对高度有超过半米的。一般来说,一个地方雪浪的排列方向,总是与当地的盛行风向垂直的。根据雪浪的这个特点,林海雪原和积雪草原上的人们,可以沿着雪浪的方向,判断自已的前进方向,不至于迷路。
鱼鳞状积雪
  辽阔的雪原上,常能见到表面呈鱼鳞状的积雪。鱼鳞状积雪一般在比较潮湿的不容易飞扬的积雪面上形成,样子很象大鲤鱼上的鱼鳞。这种形态也是风向作用的结果。积雪面上,总有一些不平坦的地方,这些不平坦之处,能使气流改变方向,并迫使雪粒沿着雪面迁移。当这些迁移的雪粒朝着不同方向沉积下来的时侯,往往造成了鱼鳞状的形态。
  除了上面两种常见的积雪形状外,还有许多少见的,更是干奇百怪的积雪形态。有些,你连做梦都想象不到。下面就介绍几种:
  雪台:好象遗弃在荒漠里的古代烽火台,当然它的规模要比烽火台小得多。日本人把雪台称做“狐的足迹”,这是因为雪台是由人或者其他动物的足迹造成的,而在日本,北方狐的足迹造成的雪台屡见不鲜。足迹怎么会造成雪台呢?在风力比较充沛的地方,当人或其他动物在积雪上留下脚印后,由于风力的不断侵蚀,脚印周围疏松的积雪被风吹走,只留下脚印里被压结实的雪块反而高出积雪地,成一连串规则排列的雪台。
  雪球:北方的人小时候都见过,也都玩过,但我们玩的雪球,是人工制造的。而在大自然中,积雪表面能自己滚成雪球,虽然这种现象是不多见的。滚一个雪球,必须具备两个条件,一个是积雪比较潮湿,一个是方向要不断变化。尽管人类滚起雪球来很是容易,但要大自然自己滚出一个雪球来,机会是很不容易得到的。
雪柱
  雪轱辘也称雪柱):它的形状好似大车轱辘,因而得名。空气温度接近0℃,有强风和疏松的雪,或者倾斜的坡地上有疏松的湿雪,都有可能产生雪轱辘。苏联《气候与天气》杂志中曾经有过关于雪轱辘的报道:“1928年3月2日,在科斯特罗马省布伊斯克县的辽阔雪野上,发现一件有趣的现象:湿雪被大风吹滚成圆柱状的雪柱。圆柱两头有圆锥状的空洞。滚动的雪柱是眼看着发生的。在雪柱后面拖着一条尾巴似的痕迹,这种痕迹随着雪柱的加大而扩大。……于是,原野上呈现了一片奇异的景象。有些雪柱的直径达到0.3米,长1.25米。”
  雪丘:雪丘的形状与沙漠里的新月形沙丘很相似,但不如沙丘那般高大,呈扁平状。雪丘一般在开阔平坦的草原积雪地形成,它的两个兽角刚好指示出盛行风的去向。草原上的牧人可以根据兽角指向判定目的地的方位。
雪蘑菇
  雪蘑菇:这是聚集在树木枝杈或林冠上的积雪。因为它既象蘑菇,又象雪白的圆馒头,也有人把它叫做“雪馒头”。雪蘑菇所栖息的林木种类不同,因此还有“雪冠”与“雪蕈(Xun)”之分。雪冠指的是树冠浓密宽大的林木上所形成的雪蘑茹,远远看去,它们确实是名符其实的张着雪伞的大蘑菇。雪蕈一般在上尖下粗的云杉林中出现,它的蕈伞往往在云杉的底层树杈上张开。
  雪檐:这是出现在山背线背风一侧的积雪。雪檐犹如建筑物的屋檐,可以伸出山脊线一、二米之远。当伸出的檐体重量超过雪的承载力时,雪檐就折断塌落。塌落的雪檐常常导致山坡上发生雪崩。

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245#
 楼主| 发表于 2012-4-20 11:19:08 | 只看该作者
积雪的硬度
每年我国南极长城站和中山站都要补充给养,运输船将物资运到南极海岸后,将物资再运到中山站和长城站还有一段很长的路。这条路上既没有沥青大路也没有羊肠小道,有的仅仅是茫茫雪原。载重汽车要在雪地上行使,必须要求积雪有一定的硬度,否则就会陷进雪坑不能自拔。

各种类型的积雪,硬度状况差异很大。人们凭直觉,就知道刚下的新雪硬度很小,轻巧的小甲虫爬过,也会留下细微的痕迹。而经过暴风吹袭搬运后的雪堆硬度很高,人行走在它的上面也不会留下脚印。

各种类型的雪中,雪崩雪由于在崩塌过程中互相撞击压缩密实,它的硬度远远居于首位。在这种积雪上,每平方米的面积能承受30吨的重量。人们从中得到启示,用重型压路机碾压积雪,也能大大增加积雪的硬度。南北极雪原上的机扬和道路,就是这样开辟出来的。

积雪的硬度与气温的关系非常密切,特别是气温上升到融点左右时,雪的硬度就一落千丈。例如有一次,科学家们在上午1l点钟气温为-2.3℃时,实测到一种积雪的硬度在1107~l667克/平方厘米之间;但到中午13点气温上升到4℃时,此时雪层的硬度下降到141~144克/平方厘米之间了。因此,在气温高于0℃时,雪原上的机场和道路应停止使用。

测量积雪硬度有专门的仪器,一般常用的是冲力硬度计。这种硬度计的上端有活动的金属砝码,根据砝码的重量和下降高度,以及硬度计被打入雪层的深度,就可以计算出雪层的硬度。也有人用落锤式圆盘硬度计来测量积雪的硬度。

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