天上有河？没开玩笑，天上真的有河。它不是把牛郎织女分割开来的银河，也没有喜鹊搭成的长桥，它是一条条真正的大河。这些河流位置飘忽，有大有小，有些长几千公里宽数百公里，它一次输送的水量是长江的三倍。 它们每天都在我们头顶以每小时50公里的速度奔流，它们是大气层的水气输送通道，是实实在在的天河。 横跨太平洋上空的天河 空气中的水当你戴着眼镜从凉爽干燥的空调房间走到户外，或者从开着冷气的汽车上下来，会立刻感到视线模糊，这是因为户外空气中的水蒸气凝结在冰冷镜片上的结果。 水气会在冰冷的镜片上凝结 如果你在户外吃冰棍儿或雪糕，也能发现它“冒出蒸汽”来。事实上“蒸汽”并不是从雪糕散发出来的，那是空气中的水分子在雪糕周围遇冷凝结形成的雾气，跟天上云的形成是相同的道理。 雪糕周围的“蒸汽”也是水气凝结的结果 有许多例子证明空气中有水，有些水我们能看得见，有些空气看起来透明，实际上它也含有水。比如说冬天我们能看到呼出的水气，夏天就看不见。 空气中有多少水？据科学家们计算，地球的大气层中的水约是地球总水量的0.001%。看起来不多？要知道咱们地球总共有13.86亿立方千米的水，这么算起来，地球大气里时刻都有超过13000立方千米（也就是13万亿吨）的水！ 大气里的水比全部江河水多5倍 单看这些数字也许不直观，我们拿两个直观的例子来进行比较：长江是我们最大的河流，它平均每年的总流量约为9600亿立方米，大气中的水气差不多是14条长江的年输水量；每时每刻，大气中的水是地面所有江河总水量的6倍！ 空气中的水从哪里来？大气层中的水气是地球水循环的一个重要部分，它们都是从陆地和海洋蒸发到空气中的。 我们来做一个实验：将一个干净的塑料袋套在阳台盆栽的枝叶上，然后将袋口扎紧，过一个小时你就会发现，塑料袋的内部布满了小水滴。水是从哪里来的？它是由植物的叶子通过蒸腾作用蒸发到空中，如果我们不给它套上袋子，就看不到花草树木时刻蒸发的水气。事实上植物为了吸取土壤中的养分，它们时刻都需要通过蒸腾从地下抽取水，一颗大橡树一年蒸发的水就达151吨；在生长季节，1亩玉米一天就能蒸发2.5吨水。 做一个植物蒸腾小实验 除了植物通过蒸腾作用向空气释放水气，江河湖海、草原湿地、两极冰川、包括我们的皮肤也时刻向空中蒸发水气。因为地面物体的蒸发，大气层中的水气才得以基本保持总量不变。地球表面每年都有约49.5万立方千米的水通过大气进行循环，这相当于空气中的全部水分被清除并每年补充至少38次。 地面及海面的蒸发为大气提供了无尽的水源 云为什么不掉下来？水蒸气是单个的水分子，它极小，所以我们平时看不见它。只有当水分子遇冷凝结在一起形成大的分子团时，我们才能在空气中看到一个一个的小水滴，这些小水滴在贴近地面时被称为雾，在天上被称作云。 云海 都知道空气有重量，云由小水滴组成，水比空气重，因此云也是有重量的。云有多重？你在阳光灿烂的日子看到的白色蓬松、像棉花般漂亮的积云，它每立方米空气中有0.5克水，一个天空中长宽高约1公里的云团（这样的云团并不大），它的重量将达到500吨，这差不多是100头大象的重量！这么重的东西为什么不掉下来？ 称一称云有多重 空气的密度比水蒸气更大，海平面每立方米干燥空气的重量约1.29千克，而在同样条件下水蒸气的密度只有0.6千克/立方米。混合了水蒸气的潮湿空气更轻，它会上升到高空。 浮在头顶的云层含有水蒸气和云滴，云滴是一小滴冷凝水。这些水滴太小，不能作为降水落下来，但它们聚集在一起就形成了可见的云。水在天空中不断蒸发和凝结，如果仔细观察云，你可以看到其中一些部分消失（蒸发），同时其他部分正在生长（冷凝）。云中的大部分冷凝水不会降水，因为它们的下降速度不足以克服支撑云层的上升气流，与此同时，云滴在下降的过程中会释放热，包裹在周围的热空气也会像热气球一样托起它。 积云 雨是怎么掉下来的？一个雨滴由数百万个小云滴凝结而成。一些微小的云滴会凝结在细小的灰尘、盐或烟雾颗粒上，以这些颗粒充当核心。当颗粒碰撞云层中的其它云滴或水蒸气时会形成大水滴，并且越长越大。只要发生的碰撞足够多，水滴的重力会超过下方热气流托举它上升的力，它将作为雨从云中掉下来。 雨是什么形状的？ 你可能会说：这还不简单！下面圆圆、上头尖尖......小朋友都知道。实际上，你说的是从水龙头落下的水滴而不是雨滴。嗯，半空中普通的雨滴实际上更像是一个汉堡包！ 这是水滴的样子，不是雨滴 半径小于1毫米的毛毛雨都是圆球形的；当小雨滴互相碰撞聚成2~3毫米直径时，它的底部会因为空气阻力变得平坦；随着雨滴继续长大，它的底部开始向内凹陷，变成汉堡包的样子；当雨滴长到4~5毫米直径时会变成降落伞的样子，紧接着发生崩溃，碎成较小的水滴。
不同大小雨滴的形状 降雨的分布如果天上所有的水同时变成雨降落到地面，大约只能形成2.5厘米的积水，看起来并不多，为什么经常造成洪涝灾害？这是因为地球上的降雨非常不均衡。 有些地方，一年中难得见到几次晴天，太平洋中部夏威夷Waialeale年平均降水约1140厘米，最多的一年达到惊人的1630厘米，差不多相当于每天下5厘米的雨。Waialeale是世界上降雨最多的地区吗？不是，在印度东北部乞拉朋齐，这里最多的年降水量达到2646厘米，它被称为“世界雨极”。
东南沿海地区经常会遭遇豪雨 与此同时，有些地方被称为“旱极”。由于气压带和地形的影响，像北非的撒哈拉沙漠、中东地区、智利高原以及我们的塔克拉玛干沙漠盆地，每年的降水量仅有几十毫米甚至几毫米，蒸发量却达到3000毫米以上。 为什么会这样？ 首先这与降雨的形成机制有关。降雨首先要有潮湿的空气，水气还要能够凝结、空气中要有盐分或灰尘作为凝结核、水滴要大到能够掉下来。如果一个地区处于高压脊控制、上空的空气干燥，就不存在下雨的基本条件；如果有水蒸气但温度很高，水气不能凝结；空气中很干净、没有凝结核也无法形成雨滴。
人工降雨就是在云中制造凝结核 其次降雨与地形有关。当潮湿的空气遭遇高山阻挡，气流会将云层向上推，云滴越往上走温度越低，低温造成水气凝结，于是在山的迎风面形成地形雨。印度的乞拉朋齐地区就是这样的例子，北部的喜马拉雅山脉阻挡了印度洋暖流水气北上，潮湿的空气在山南聚集形成大量降水。与之相对照，由于帕米尔高原、天山山脉、昆仑山脉和祁连山的阻挡，大气中的水气被拦截，是造成塔克拉玛干沙漠极度干旱的主要原因。
地形雨 暖湿空气发生对流、或是遭遇冷空气的阻挡，也会发生水气凝结形成降雨。 天空的河流天空广阔高远，为什么空气中的潮湿水气不能做到雨露均沾？这是因为天空河流尽管没有固定河道，但还是基本符合地球大气的运行规律，且形成降雨还需要符合许多苛刻条件。 天空河流大多发端于宽阔温暖的海洋，太阳充足的光照辐射蒸发海面，将大量水蒸气推送到天空，同时由大气环流和季风输送到遥远的地方。太平洋、大西洋和印度洋中部的宽阔海面为水气生成创造了前提，而地中海水面狭窄、蒸发量不足，加之副热带高压影响，是中东地区和撒哈拉干燥气候的重要因素。
2002-2019年全球雨带的变化 鉴于以上原因，天空河流大多形成于太平洋、大西洋北部、印度洋、环赤道地区以及南半球亚热带洋面上，它为东亚、东南亚、南亚部分地区、中北美洲、亚马孙流域、西欧、和非洲刚果河流域带去了丰沛的降水，它们覆盖的地球周长不到10％，却占到全球总径流量的22％左右，在全球水循环中起着核心作用。
天空的河流 总结：通过本文，我们大致了解了空气中的水气、云的形成，以及降雨的条件，我们知道天空中有13万亿吨水，这些水每年会循环近40次，这些水循环是全世界各地降雨的重要原因。 世界各地的降雨是有规律的，水气会在温暖的大洋上形成云团，然后通过大气环流运输，进而形成天空河流，这些天河输水量极其巨大，有些能一次输送亚马逊河一年的水量。 人类可以改变天河走向，使其为我们所用吗？ 很遗憾，人类目前还没有能力影响大气环流，也无力改变天河的走向和路径。我们没办法将在大气层流淌的丰沛水流引到干旱地区，让雨水滋润沙漠、灌溉土地——天河中绝大多数的降水要么回落大海，要么给一些地方带来洪灾，成为极端降水事件的主要原因。即便是天河频繁光顾的北美洲地区，由于西海岸山脉阻隔与副热带高压的叠加影响，依然造成干燥炎热的沙漠和“死亡谷地”。
将沙海变绿洲是无数人的梦想，前提是你需要有雨水 大自然的力量是巨大的，我们现在无力改变它。随着技术的发展，或许未来科学家们可以跟踪预报天河走向，掌握特定区域间水气输送规律，然后通过人工降雨的办法拦截潮湿空气，使之为我所用，为西北和北部干旱地区的生产和生活服务。 |
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