冬天来临,寒冷的北风带来了霜冻和冰雪。
在日常生活中,我们发现下雪时,气温并没有那么冷,甚至有时雪落在地上瞬间就化了,无法成积雪。
相反,当太阳出来,雪融化的时候,会感到特别的冷。
而大多数人认为,这是因为化雪吸热,才导致如此。
那么,究竟为什么下雪不冷化雪冷?
成雪放热,化雪吸热雪,其实是降水的其中一种形式。
在气象上,雨、雪、冰雹等从天空中下降到地面的水汽凝结物,都被称为“降水”。
雪就是由大量白色的、不透明的冰晶和其聚合物组成的降水。
大气中的水蒸气,直接凝华或者水滴直接凝固而成就形成了雪。
通俗的来讲,就是云中的温度过于低,小水滴在天上结成了冰晶,落到地面上成了雪花的形状,这就是下雪了。
降雪一般需要满足两个条件,一个是大气中需要含有较冷的冰晶核,另一个是需要有充分的水汽。
基本上,降雪的地方,气候区属于中纬度至高纬度,大概是南回归线以南、北回归线以北的地区。
当然,在低纬度地方中,有些地势高于海拔2000米的中山,或者高原也同样是有机会的。
根据物理知识,当水蒸气在空气中冷却并凝结成雪花时,水蒸气从气态转变为固态,这个过程会释放出大量的热量,而这个热量被称为凝华热。
虽然这种热量相对较少,并不会让周围的温度明显升高,但它会在雪花周围形成一层微小的暖层。
这使得环境温度下降的速度变慢,因此尽管气温可能很低,周围却不会感觉到那么冷。
而当化雪时,就与成雪的过程相反。
当雪花开始融化时,它从固态转变为液态,这个过程需要吸收大量的热量,称为熔化热。
在这个过程中,雪花必须从周围环境吸收热量才能完成转变,特别是冰变成水时所需的热量非常高。
这种吸热效应导致周围的空气变冷,类似于冰块融化时,放入水中会使水温下降一样。
雪花融化的过程不仅消耗了环境中的热量,还使得周围的气温进一步降低。
所以,许多人将“下雪不冷,化雪冷”的现象,解释为“成雪放热,化雪吸热”。
可事实上,二者并非因果关系。
逻辑推理成雪和化雪“成雪放热,化雪吸热”这个说法从物理上看是成立的,但并不能完全解释“下雪不冷,化雪冷”这一现象。
我们要明确成雪时和化雪时的温度差异。
当雪花开始从水蒸气凝结成雪时,气温必须是低于0℃。这是因为水蒸气要变成雪花必须在0℃以下的环境中发生。
而在这个过程中,雪花会释放出热量,这个热量稍微使周围的空气变暖一些。虽然释放的热量让气温略微升高,但由于下雪时气温本身就很低,这种温暖效应比较弱。
与此同时,下雪时通常有云层覆盖,云层像一条“毯子”,它能减少地面和空气中热量的散失。化雪时,气温通常是高于0℃的,雪开始融化成水。
融化过程中,雪花需要吸收大量的热量,这些热量来自于周围的空气和地面。
这种吸热过程会使得周围的空气温度下降,所以我们会感觉到更加寒冷。
如果这个时候没有云层的遮挡,地面上的热量会很容易散失到空气中,空气会进一步变冷,增强了寒冷的感觉。
在这里,就很好理解了,下雪时温度是低于0℃,而在化雪时,温度是高于0℃的。
这么对比下来,显然是下雪的时候更冷,而化雪的时候相对暖和。
可为什么人们会感到化雪冷,而下雪不冷呢?
湿度决定温度其实,“成雪放热,化雪吸热”并不是“下雪不冷化雪冷”的原因,两者之间不构成因果关系。
在日常生活,我们比较关心气温,但却并不关心空气的湿度。
湿度,通常指的是空气中水蒸气的含量,对人体感知温度影响非常大,空气中水蒸气的含量越高,湿度就越大,反之则湿度越低。
先来举一个例子,夏天的时候,会经常感到“闷热”,尤其是快要下雨的前奏。
可实际上,气温并没有火辣的太阳天高,可人们却感到热的异常,甚至比太阳的照射还要热。
这就是因为,空气的湿度非常高,而我们的身体通过出汗来散热。
当我们流汗时,汗液会从皮肤表面蒸发到空气中,这个过程带走热量,帮助我们降温。蒸发是我们体温调节的重要方式。
当空气湿度高时,空气中已经有很多水蒸气,水蒸气接近饱和,这意味着空气不能再容纳更多的水分。
结果就是,汗水难以蒸发,因为空气“没有空间”来吸收更多的水蒸气。所以,汗水就停留在皮肤表面,无法有效地带走热量,导致散热困难。
因此,我们感觉到身体会比较闷热,环境温度似乎变得更高。
而在湿度较低的环境中,空气中含有的水蒸气较少,空气能够容纳更多的汗水,汗液容易蒸发。
汗液蒸发带走热量,从而使得身体能够更有效地散热,帮助我们降温。
此时,虽然气温可能没有变化,但我们会觉得周围环境较为凉爽。
试想一下,当下雪的时候,雪就是由水蒸气形成的,那就是说,空气中的水蒸气由于温度低,凝结成了雪花,空气中的湿度降低,导致即使温度的低,也是干燥的低温,让人体感觉到没那么冷。
但是在化雪的时候,虽然气温升高,但是雪却融化成了水蒸气,导致空气中的湿度增加,也就是湿润的高温,导致人体感觉到特别冷。
如果你去过江南地区的冬天,一定会感受到,虽然气温不如北方那么低,却感到冷的刺骨,阴冷阴冷的,难以抗拒,就是因为江南地区的空气湿度高,甚至在冬季还一直下雨,导致人感觉比北方下雪天还要寒冷。