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第175期自然3分钟浏览 116

发布 · 杂学书库 别馆

冷天的白色哈气,为什么在南极不容易看到?

哈气里白色东西的真面目、形成水滴需要的微粒,以及在洁净空气中会发生什么

低垂的太阳下,聚集在南极冰原上的帝企鹅群和锋利的蓝色冰块

冷天哈出的气看起来发白,是因为气息中的水蒸气遇到冷空气后冷却,变成了极小的水滴。可是在冷得多的南极,哈气反而不太会变白。这是因为水滴的形成除了寒冷,还需要另一样东西。

白色的不是水蒸气

人们常把哈气里白色的部分叫作水蒸气,但水蒸气是气体,肉眼看不见。我们看到的是水蒸气冷却后形成的极小水滴。

从肺里呼出的气几乎和体温一样温暖,还含有大量水蒸气。空气能容纳的水蒸气量随温度变化很大:每立方米空气在40℃时约能容纳50克,到10℃时只剩10克多一点。温暖的气息与寒冷的室外空气混合并突然冷却时,容纳不下的水蒸气就会变成水滴。单个水滴非常小,但无数水滴聚在一起会把光散射到四面八方,看起来就是白色的。云和雾发白也是同样的道理。

水滴需要可以附着的地方

多出来的水蒸气并不会自己变成水滴。空气中要有漂浮的极小微粒,水蒸气聚集在它们周围才能形成水滴。这些微粒包括地面扬起的尘土、从海上飘来的盐粒,以及汽车尾气中的细小颗粒。

我们生活的城市和街区里,空气中总有大量这样的微粒。所以气温只要稍微下降,哈气很快就会变白。即使同样寒冷,如果空气非常干燥,多出的水蒸气就少,哈气会显得淡,也消失得快。

南极的空气太干净了

日本国立极地研究所南极·北极科学馆介绍说,在南极昭和站,即使是零下的日子,哈气也不会变白。因为南极的空气非常干净,能成为水滴核心的微粒很少。地面被冰覆盖,尘土很少,人和车也几乎没有。

有趣的是,当雪地车开过时,尾气中的微粒一下子增多,哈气这才变白。所以,如果在你家附近能清楚看到白色哈气,既说明天气变冷了,也说明空气中飘着那么多微小颗粒。对着冰冷的玻璃窗哈气时窗面起雾,也是冷却后的气息中的水蒸气变成了水滴。

白色哈气不是水蒸气,而是小水滴;它需要寒冷,也需要空气中的微小颗粒。

整理与参考笔记 · 日本国立极地研究所南极·北极科学馆博客. 《2/27 今日的昭和站》(2015-02-27):南极空气洁净,哈气不会变白;雪地车尾气经过时才变白。水蒸气数值来自中谷宇吉郎雪之科学馆的说明,会因湿度而不同

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在南极哈气不太会变白,最主要的原因是什么?

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