《趣味物理學(xué)》在線閱讀——第6章 熱的現(xiàn)象（10-17）(8)

6.17　冰柱的題目

　　你可曾想過(guò)這樣的一個(gè)問(wèn)題：我們時(shí)�？匆�(jiàn)的屋檐上垂下來(lái)的冰柱，它們是怎樣形成的？

　　這些冰柱是在怎么樣的天氣形成的呢？在暖和的日子里還是在嚴(yán)寒的日子里？假如說(shuō)是在溫度是攝氏0度以上的暖和日子里，那么它怎么會(huì)凝結(jié)成冰柱呢？假如是在嚴(yán)寒日子里，那么，在一座沒(méi)有生火的住宅屋頂，又哪里來(lái)的水呢？

　　現(xiàn)在你已經(jīng)看出這個(gè)題目不很簡(jiǎn)單了。要形成冰柱，一定要同時(shí)有兩種溫度，一種是0度以上的溫度，能夠使積雪熔化；一種是0度以下的溫度，能夠使雪水凍結(jié)。

　　事實(shí)上正是這樣：傾斜的屋頂上的積雪在熔化，因?yàn)樘��?yáng)光把它曬到0度以上的溫度了；熔化以后的雪水流到屋檐上卻又凍結(jié)了，因?yàn)檫@兒的溫度是在0度以下。（當(dāng)然，我們說(shuō)的不是那種由于室內(nèi)溫度產(chǎn)生冰柱的情形。）

　　試想象這樣一幅圖畫(huà)：晴朗的天氣，溫度只有零下1—2度。太陽(yáng)光正照在一切物體上。但是這些斜射過(guò)來(lái)的光線并沒(méi)有能夠使地面上的雪熔化。這里值得注意的是，在正對(duì)太陽(yáng)的傾斜屋頂上，太陽(yáng)光并不象對(duì)于地面那么偏斜，而是用比較陡峭接近直角的角度射下來(lái)的。大家知道，太陽(yáng)射下的光線跟射到的平面所成的角度越大，這個(gè)平面給太陽(yáng)曬熱的程皮也越大。（太陽(yáng)光線的曬熱作用，跟這個(gè)角度的正弦值成正比；就象圖81所示的情形，屋頂上的雪受到的熱是地面的雪的2.5倍，因?yàn)閟in60°大約是sin20°的2.5倍。）屋頂斜面上所以曬得比較熱，原因就在這里，因此，雪就熔化了，雪水一滴一滴從屋檐流下。但是屋檐底下的溫度是比0度低的，同時(shí)水滴還要因?yàn)檎舭l(fā)作用而冷卻，自然要凝結(jié)起來(lái)。接著第二滴雪水流到這已經(jīng)凝結(jié)的冰滴上，也凍起來(lái)；這樣下去，逐漸形成了一個(gè)小小的冰球。這些冰球逐漸加長(zhǎng)起來(lái)，結(jié)果就形成了掛在屋檐下的冰柱。不生火的住宅或倉(cāng)庫(kù)的屋檐所以時(shí)常會(huì)產(chǎn)生這種冰柱，原因就是這樣。

　　我們用同樣的理由還可以來(lái)解釋范圍比較大的現(xiàn)象。你知道不同的氣候帶以及一年四季的溫度上的區(qū)別，大部分是跟太陽(yáng)光線射到的角度有關(guān)的呀①。太陽(yáng)離我們的距離，夏天和冬天大約相等；太陽(yáng)離兩極和赤道的距離也差不多一樣（雖然略有些出入，但是不起什么作用）。但是，太陽(yáng)射到地面的光線，在赤道上要比在兩極上陡直；而且，這個(gè)角度夏天又比冬天大。正是這個(gè)原因，才造成了白天里溫度的顯著變化，也就是說(shuō)，引起了整個(gè)大自然界生活上的顯著變化。

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