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本帖最后由 zhouqiang15898 于 2012-2-19 16:51 编辑
水汽的水分子是如何结合的
周 强
首先我们要了解水分子的结构!
由这个分子结构水分子可能带电(偏极性)，而且水分子是直线型的偏极性结构,因为他的直线型,所以水分子的结合是线型的(我原来讲是直线型可能不妥,特修正为线形),因此他的固体排列是膨胀的!但由于水汽的水分子不可能有太长线型排列(气体是不稳定的),必须通过凝结核才能排列而形成大量水分子的结合,并且在重力的作用而达到降雨!
水分子的结合最简单的是各种线形,您想的出来的线形,它都可能存在!而且线形有长有短,长者如冷凝,短者如100度水汽,大部分的线形长度处在他们之间!线形结合是水分子最基本的结合,也是大部分的水分子结合方式!还有普通网状结合,这种一般是处在相对温度比较低时或者气流比较平稳时出现较多的一种水分子结合方式,也是下雨时出现较多的方式!还有一种是具有凝结核的网状结合,这是所有水分子结合最稳定的方式,也就是我们常见的云!
一. 线形水汽的结合形式
水汽最早的结合排列都是线形的(空气很少会出现单个水分子),也就是大部分的水汽结合方式.因为水分子的编极性,水分子会一个一个的按极性吸合排列,如下图:
但这种的水汽分子结合是极不稳定的,很难形成大量分子的小水滴!也就靠其自身是不可能形成降雨的!
二．多线形不稳定结构和单头多线形网状结构（雾的形成）
在气流对流比较平稳时，特别是在气温比较低时，很多线形可以被“缠绕”在一起而形成多线形的不稳定的结构，这种“缠绕”多时可以形成我们所看到“雾”---悬浮的小液滴，甚至小冰晶！
这种结构是非常不稳定的，只要有阳光（特别是强阳光）和强对流（大风）很快就会被重新“解散”和“打断”而回到单线形结构或是简单的多线形结构（线形比较短）而“消失”（还是存在的，但我们已经看不见），所以在强光下和大风很难形成雾，我们在这样的天气下基本是看不到雾的！
当然还一种结构是单头多线形（网状结构）的结构，如下图：
这种结构要比线形结构要稳定很多，但因为他自身的原因，无法形成很大的网状，更不容易形成立体结构，在低温时是比较容易形成悬浮小水滴的，但因为他无法形成很大，还不能在重力下降落，只能和多线形不稳定的结构一样，顶多也就沾点露水给我们！当然这种结构如果遇到凝结核，就很容易形成降雨的！
三 有凝结核的多线形网状结构（立体结构）（云的形成）
我们着重要谈的就是这种结构，因为他是一个立体的结构，结构不但非常稳定，而且能把大量的水汽水分子凝结在他的周围，凝结到一定的程度，他就在重力的作用下而降落为雨，也就为我们带来了降水！如下图：（图中心为凝结核）
这种结构是非常稳定的，而且他没有什么条件限制（如果水汽超过30%以上，有足够的凝结核就很容易形成降雨）！
这种稳定的结构，即使他在太阳强光的照射下，也能处于一个稳定的状态（当然他外围的水分子还是会被“蒸”了不少！），而云的产生大部分水汽就是这种凝结核结构的！也就是云能遮挡强光的道理！
四．凝结核的分类
1．生物凝结核
这是没有人类，甚至可以说没有大陆生物前，在海洋水汽的凝结主要是来自于浮游植物（当然也有其他生物）所释放的生物凝结核！因为这些浮游植物结构过于单一，又生活在海面，很容易被强光照射而死亡，这些植物为了自身的生存就必须释放生物凝结核来产生云遮挡自己的上空，避免强光的照射！（这也是适者生存的道理，没有这个本事，这个种群就要灭亡），正因为他们产生大量的水汽云制造了台风（当时大陆什么也没有，大量水汽被阻，为台风创造了条件，可以参看《台风的奥秘》），给大陆带去了大量的雨水的同时，也带去一些生命到大陆，给大陆生命创造了条件的同时也创造了一个适宜生长的环境！
后来屈起在大陆的森林保存了海洋植物的这个保命的方法，而且更出于蓝而胜于蓝，不光保留了遮挡强光的能力，而且增加了制造降雨的功能和晚上保暖的功能！他产生的凝结核比海洋植物还多！当然不光森林会释放凝结核，其他植物也会！
2．带电粒子凝结核
这种凝结核可能产生于电离层比较多，当然在热对流过程也会制造一些离子粒子或其他的原因如地震等（我没有在这方面研究，希望大家多研究），就如哪个在阿联酋的实验就是这个带电粒子的凝结核！
3．微颗粒的凝结核
这种的凝结核主要是指灰尘，工业硫化物，烟花炮竹的尘粒，海面盐溅颗粒，甚至沙尘暴都会制造少量的凝结核等，但这些凝结核跟生物凝结核相比实在很少。
4．其他可以让水凝结的物质。
我们研究水汽的水分子结合的目的是为了研究降雨。空中的水汽的水分子大部分是以线形结合的，但对降雨来说是不行的！因为研究降雨不能忽视重力的作用，而要达到重力作用只有凝结核的水汽结合才是满足条件，也就是我们通常所说的水汽云！
当然降雨不是说只要云，不要其他水汽！其实云在降雨的过程中，其他大量的水汽也迅速“沾”上来而一起降落！
2011 2 16 初稿
附:为什么水容易蒸发>>>>>>
这个问题我在<水汽的水分子是如何结合的>一文中已经做了比较祥细的解释!
不管固体和液体都是很容易蒸发的!因为水分子结合是很特殊,如果有结核的,他会成为结合水,如果没有结核,那只能成为自由水,如果是自由水的话,那么他就很容易跟别的物质"合上"和"脱离"(特别受热和大风是很容易蒸发的)!
这也是我们人体和所有生命含水多的一个重要原因,因为生命需要物质的交换,而通过水是最好的,任何物质很容易跟水结合,也很容易跟水分离!而且水有一个特殊不缩胀区(大概是人体温度37到4度之间),37度以上水跟大部分物质一样是热胀冷缩,4度以下却是热缩冷胀(这是因为水分子结合线形越来越被"拉直",线形越来越有规律呈"部队式"网状,因为线形的"规律"直性,线形间的氢互相就有排斥而距离拉大,直到变成固体而达到"最直的网状")!而在4度到37度却变化不是很明显(线形的"弯"和热膨胀互相抵消),这个温度区间也是很适合生物的体温(不管是热血动物和冷血动物,特别是冷血动物)
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发表于 2012-2-19 16:49:36
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