生活中的物理(气象与物理).ppt

内容提要内容提要n一、来自身边的物理问题n衣、食、住、行与物理n二、气象与物理n气象科普知识n雷雨中的物理n三、民谚、俗语及成语中的物理n四、物理帮我们解决实际问题二、气象与物理二、气象与物理热带气旋n热带气旋热带气旋(Tropical Cyclone)是发生在热带或副热带是发生在热带或副热带洋面上的低压涡旋，是一种强大而深厚的热带天气系洋面上的低压涡旋，是一种强大而深厚的热带天气系统。它象在流动江河中前进的涡旋一样，一边绕自己统。它象在流动江河中前进的涡旋一样，一边绕自己的中心急速旋转，一边随周围大气向前移动。在北半的中心急速旋转，一边随周围大气向前移动。在北半球热带气旋中的气流绕中心呈逆时针方向旋转，在南球热带气旋中的气流绕中心呈逆时针方向旋转，在南半球则相反。半球则相反。n热带气旋的生命史可分为生成、成熟和消亡三个阶段。热带气旋的生命史可分为生成、成熟和消亡三个阶段。其生命期平均为一周左右，短的只有其生命期平均为一周左右，短的只有2-3天，最长可天，最长可达一个月左右。达一个月左右。 从天上看从天上看巨大的台巨大的台风眼风眼 俯瞰台风俯瞰台风 暴雨 n暴雨是指大气中降落到地面的水量每日达暴雨是指大气中降落到地面的水量每日达到和超过到和超过50毫米的降雨，暴雨经常夹杂着毫米的降雨，暴雨经常夹杂着大风。降雨量每日超过大风。降雨量每日超过100毫米的为大暴雨，毫米的为大暴雨，超过超过250毫米的为特大暴雨。暴雨来得快，毫米的为特大暴雨。暴雨来得快，雨势猛，尤其是大范围持续性暴雨和集中雨势猛，尤其是大范围持续性暴雨和集中的特大暴雨，它不仅影响工农业生产，而的特大暴雨，它不仅影响工农业生产，而且可能危害人民的生命，造成严重的经济且可能危害人民的生命，造成严重的经济损失。暴雨的危害主要有两种：损失。暴雨的危害主要有两种：n（1）渍涝危害）渍涝危害n由于暴雨急而大，排水不畅易引起积水成涝，土壤孔隙被水充满，造成陆生植物根系缺氧，使根系生理活动受到抑制，加强了嫌气过程，产生有毒物质，使作物受害而减产。n由暴雨引起的洪涝淹没作物，使作物新陈代谢难以正常进行而发生各种伤害，淹水越深，淹没时间越长，危害越严重。特大暴雨引起的山洪暴发、河流泛滥，不仅危害农作物、果树、林业和渔业，而且还冲毁农舍和工农业设施，甚至造成人畜伤亡，经济损失严重。我国历史上的洪涝灾害，几乎都是由暴雨引起的，1954年7月长江流域大洪涝，1963年8月河北的洪水，1975年8月河南大洪涝，1998年我国长江流域特大洪涝灾害等，都是由暴雨引起的。 （2）洪涝灾害）洪涝灾害雪灾的危害及其类型雪灾的危害及其类型n雪灾亦称白灾，是因长时间大量降雪灾亦称白灾，是因长时间大量降雪造成大范围积雪成灾的自然现象。雪造成大范围积雪成灾的自然现象。严重影响甚至破坏交通、通讯、输严重影响甚至破坏交通、通讯、输电线路等生命线工程，对人们的生电线路等生命线工程，对人们的生命安全和生活造成威胁。命安全和生活造成威胁。寒潮 n寒潮是冬季的一种灾害性天气，群众习惯把寒寒潮是冬季的一种灾害性天气，群众习惯把寒潮称为寒流。所谓寒潮，是指来自高纬度地区潮称为寒流。所谓寒潮，是指来自高纬度地区的寒冷空气，在特定的天气形势下迅速加强并的寒冷空气，在特定的天气形势下迅速加强并向中低纬度地区侵入，造成沿途地区剧烈降温、向中低纬度地区侵入，造成沿途地区剧烈降温、大风和雨雪天气。这种冷空气南侵达到一定标大风和雨雪天气。这种冷空气南侵达到一定标准的就称为寒潮。寒潮是一种大范围的天气过准的就称为寒潮。寒潮是一种大范围的天气过程，在全国各地都可能发生，可以引发霜冻、程，在全国各地都可能发生，可以引发霜冻、冻害等多种自然灾害。冻害等多种自然灾害。 风灾风灾 n气象上称气象上称8级（级（17.0米米/秒瞬时）或以上秒瞬时）或以上的风为大风。长时间的大风会使土壤风的风为大风。长时间的大风会使土壤风蚀、沙化，对作物和树木产生机械损害，蚀、沙化，对作物和树木产生机械损害，造成倒伏、折断、落粒、落果及传播植造成倒伏、折断、落粒、落果及传播植物病虫害等；严重地破坏各种设施，输物病虫害等；严重地破坏各种设施，输送污染物等灾害，大大影响人民的正常送污染物等灾害，大大影响人民的正常生产、生活。生产、生活。风灾实例高温和酷暑的定义高温和酷暑的定义 n空气温度达到或超过空气温度达到或超过3535以上时称为高以上时称为高温温n空气温度达到或超过空气温度达到或超过3737以上时称酷暑以上时称酷暑n连续高温酷暑会使人体不能适应而影响连续高温酷暑会使人体不能适应而影响生理、心理，甚至引发疾病或死亡。生理、心理，甚至引发疾病或死亡。干旱干旱 n干旱是指长时期降水偏少，造成空气干干旱是指长时期降水偏少，造成空气干燥、土壤缺水，使农作物和牧草体内水燥、土壤缺水，使农作物和牧草体内水分亏缺，影响农作物播种和牧草返青，分亏缺，影响农作物播种和牧草返青，影响农作物和牧草正常生长发育，导致影响农作物和牧草正常生长发育，导致农牧业减产以及河流干涸、人畜饮水困农牧业减产以及河流干涸、人畜饮水困难的一种气象灾害。难的一种气象灾害。 雷电雷电 n雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。而又有点令人生畏的放电现象。n雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中，因此常伴有强烈的阵风和暴雨，有中，因此常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷风。积雨云顶部一时还伴有冰雹和龙卷风。积雨云顶部一般较高，可达般较高，可达20公里，云的上部常有冰公里，云的上部常有冰晶。冰晶的凇附，水滴的破碎以及空气晶。冰晶的凇附，水滴的破碎以及空气对流等过程，使云中产生电荷。对流等过程，使云中产生电荷。n云中电荷的分布较复杂，但总体而言，云的上部以云中电荷的分布较复杂，但总体而言，云的上部以正电荷为主，下部以负电荷为主。因此，云的上、正电荷为主，下部以负电荷为主。因此，云的上、下部之间形成一个电位差。当电位差达到一定程度下部之间形成一个电位差。当电位差达到一定程度后，就会产生放电，这就是我们常见的闪电现象。后，就会产生放电，这就是我们常见的闪电现象。闪电的平均电流是闪电的平均电流是3万安培，最大电流可达万安培，最大电流可达30万安培。万安培。闪电的电压很高，约为闪电的电压很高，约为1亿至亿至10亿伏特。一个中等强亿伏特。一个中等强度雷暴的功率可达一千万瓦，相当于一座小型核电度雷暴的功率可达一千万瓦，相当于一座小型核电站的输出功率。放电过程中，由于闪道中温度骤增，站的输出功率。放电过程中，由于闪道中温度骤增，使空气体积急剧膨胀，从而产生冲击波，导致强烈使空气体积急剧膨胀，从而产生冲击波，导致强烈的雷鸣。的雷鸣。 带有电荷的雷云与地面的突起物接近时，带有电荷的雷云与地面的突起物接近时，它们之间就发生激烈的放电。在雷电放电地点会出它们之间就发生激烈的放电。在雷电放电地点会出现强烈的闪光和爆炸的轰鸣声。这就是人们见到和现强烈的闪光和爆炸的轰鸣声。这就是人们见到和听到的闪电雷鸣。听到的闪电雷鸣。 冰雹 n冰雹，一种固态降水物。系圆球形或圆锥冰雹，一种固态降水物。系圆球形或圆锥形的冰块，由透明层和不透明层相间组成。形的冰块，由透明层和不透明层相间组成。直径一般为直径一般为 5 55050毫米，大的有时可达毫米，大的有时可达1010厘米以上，又称雹或雹块，俗称雹子，有厘米以上，又称雹或雹块，俗称雹子，有的地区叫的地区叫“冷子冷子”，夏季或春夏之交最为，夏季或春夏之交最为常见常见, ,它是一些小如绿豆、黄豆，大似栗子、它是一些小如绿豆、黄豆，大似栗子、鸡蛋的冰粒，特大的冰雹比柚子还大。冰鸡蛋的冰粒，特大的冰雹比柚子还大。冰雹常砸坏庄稼，威胁人畜安全，雹常砸坏庄稼，威胁人畜安全， 是一种严是一种严重的自然灾害。很多雹灾严重的国家已进重的自然灾害。很多雹灾严重的国家已进行了人工防雹试验。行了人工防雹试验。 雾 n雾有三种定义：雾有三种定义：n1 1、凡是大气中因悬浮的水汽凝结，能见度、凡是大气中因悬浮的水汽凝结，能见度低于低于1 1千米时，气象学称这种天气现象为雾。千米时，气象学称这种天气现象为雾。n2 2、雾是接近地面的云。、雾是接近地面的云。n3 3、雾是由悬浮在大气中微小液滴构成的气、雾是由悬浮在大气中微小液滴构成的气溶胶。（溶胶。（环境监测环境监测中的描述）中的描述）n当空气容纳的水汽达到最大限度时，就当空气容纳的水汽达到最大限度时，就达到了饱和。而气温愈高，空气中所能达到了饱和。而气温愈高，空气中所能容纳的水汽也愈多。如果地面热量散失，容纳的水汽也愈多。如果地面热量散失，温度下降，空气又相当潮湿，那么当它温度下降，空气又相当潮湿，那么当它冷却到一定的程度时，空气中一部分的冷却到一定的程度时，空气中一部分的水汽就会凝结出来，变成很多小水滴，水汽就会凝结出来，变成很多小水滴，悬浮在近地面的空气层里，就形成了雾。悬浮在近地面的空气层里，就形成了雾。它和云都是由于温度下降而造成的，雾它和云都是由于温度下降而造成的，雾实际上也可以说是靠近地面的云。实际上也可以说是靠近地面的云。江西大雾江西大雾 高速封闭高速封闭 道路结冰道路结冰 n道路结冰分为两种情况，一种是降雪后立道路结冰分为两种情况，一种是降雪后立即冻结在路面上形成道路结冰；另一种是即冻结在路面上形成道路结冰；另一种是在积雪融化后，由于气温降低而在路面形在积雪融化后，由于气温降低而在路面形成结冰。道路结冰是交通事故的重要祸首。成结冰。道路结冰是交通事故的重要祸首。 高速永修段滞留车辆高速永修段滞留车辆 农业气象灾害n2008年初，年初，50年一遇的大范围持续性低温雨雪年一遇的大范围持续性低温雨雪冰冻极端天气灾害阻挡了人们回家过年的脚步。冰冻极端天气灾害阻挡了人们回家过年的脚步。n1月月10日开始，我国天气形势发生了显著的变化。日开始，我国天气形势发生了显著的变化。从去冬以来的晴暖、少雨天气转变为低温、多从去冬以来的晴暖、少雨天气转变为低温、多雨雪天气。这次罕见的低温雨雪冰冻灾害主要雨雪天气。这次罕见的低温雨雪冰冻灾害主要由四次天气过程造成，发生的时间段分别为由四次天气过程造成，发生的时间段分别为1月月10日至日至16日，日，18日至日至22日和日和25日至日至29日，日，31日日至至2月月2日。在这次过程中湖南、贵州、江西和日。在这次过程中湖南、贵州、江西和安徽南部等地出现冻雨或冰冻天气，河南、湖安徽南部等地出现冻雨或冰冻天气，河南、湖北、安徽、江苏、湖南和江西西北部、浙江北北、安徽、江苏、湖南和江西西北部、浙江北部出现大到暴雪。部出现大到暴雪。n范围广范围广n持续的低温雨雪冰冻天气，影响了贵州、持续的低温雨雪冰冻天气，影响了贵州、湖南、湖北、安徽、江西、广西、重庆、湖南、湖北、安徽、江西、广西、重庆、广东、浙江、福建、四川、陕西、江苏、广东、浙江、福建、四川、陕西、江苏、云南、甘肃、河南、青海、西藏、山西、云南、甘肃、河南、青海、西藏、山西、上海等上海等20个省（区、市）。个省（区、市）。n强度大强度大n1月月10日以来，河南、四川、陕西、甘肃、青海、宁日以来，河南、四川、陕西、甘肃、青海、宁夏夏6省区降水量达省区降水量达1951年以来同期最大值。长江中下年以来同期最大值。长江中下游地区的最低气温降至游地区的最低气温降至-60，日最高气温与最低，日最高气温与最低气温接近。武汉和长沙两市已连续半个多月日平均气温接近。武汉和长沙两市已连续半个多月日平均气温接近或低于气温接近或低于0；湖北、安徽、江西、湖南和贵；湖北、安徽、江西、湖南和贵州州5省大部的气温比常年同期偏低省大部的气温比常年同期偏低24，湖北中东，湖北中东部、湖南大部、贵州东部偏低达部、湖南大部、贵州东部偏低达4以上；河南、湖以上；河南、湖北、湖南、广西、贵州、甘肃、陕西平均气温均为北、湖南、广西、贵州、甘肃、陕西平均气温均为历史同期最低值，江西、重庆、宁夏为次低值。江历史同期最低值，江西、重庆、宁夏为次低值。江南、华南及西北大部地区过程最大降温幅度达南、华南及西北大部地区过程最大降温幅度达1020，其中华南西北部超过，其中华南西北部超过20。浙江暴雪是。浙江暴雪是1984年以来最强的一次，安徽和江苏的部分地区积雪深年以来最强的一次，安徽和江苏的部分地区积雪深度创近度创近50年极值。年极值。n持续时间长持续时间长n2007年年12月月1日至日至2008年年1月月31日，长江中日，长江中下游（江苏、安徽、湖北、湖南、江西、下游（江苏、安徽、湖北、湖南、江西、上海）及贵州日平均气温小于上海）及贵州日平均气温小于1的最长连的最长连续日数仅少于续日数仅少于1954/55年，持续时间为历史年，持续时间为历史同期次大值；长江中下游及贵州雨雪日数同期次大值；长江中下游及贵州雨雪日数超过超过1954/55年，为历史同期最大值；冰冻年，为历史同期最大值；冰冻日数接近日数接近1954/55年，为历史同期次大值。年，为历史同期次大值。其中湖南、湖北省雨雪冰冻天气是其中湖南、湖北省雨雪冰冻天气是1954年年以来持续时间最长、影响程度最严重的。以来持续时间最长、影响程度最严重的。n灾害影响重灾害影响重n持续低温雨雪冰冻天气给湖南、湖北、安持续低温雨雪冰冻天气给湖南、湖北、安徽、江西、广西、贵州等徽、江西、广西、贵州等20个省（区、市）个省（区、市）造成重大灾害，特别是对交通运输、能源造成重大灾害，特别是对交通运输、能源供应、电力传输、通讯设施、农业生产、供应、电力传输、通讯设施、农业生产、群众生活造成严重影响和损失，受灾人口群众生活造成严重影响和损失，受灾人口达达1亿多人，直接经济损失达亿多人，直接经济损失达400多亿元，多亿元，农作物受灾面积和直接经济损失，均已经农作物受灾面积和直接经济损失，均已经超过去年全年低温雨雪冰冻灾害造成的损超过去年全年低温雨雪冰冻灾害造成的损失。失。泥石流泥石流 n泥石流是山区沟谷中，由暴雨、冰雪融水泥石流是山区沟谷中，由暴雨、冰雪融水等水源激发的，含有大量的泥砂、石块的等水源激发的，含有大量的泥砂、石块的特殊洪流。其特征往往突然暴发，浑浊的特殊洪流。其特征往往突然暴发，浑浊的流体沿着陡峻的山沟前推后拥，奔腾咆哮流体沿着陡峻的山沟前推后拥，奔腾咆哮而下，地面为之震动、山谷犹如雷鸣。在而下，地面为之震动、山谷犹如雷鸣。在很短时间内将大量泥砂、石块冲出沟外，很短时间内将大量泥砂、石块冲出沟外，在宽阔的堆积区横冲直撞、漫流堆积，常在宽阔的堆积区横冲直撞、漫流堆积，常常给人类生命财产造成重大危害。常给人类生命财产造成重大危害。 雷雨中的物理知识n一、闪电是怎样形成的一、闪电是怎样形成的n闪电就是云层中大量的正、负电荷产生的大规模的放电闪电就是云层中大量的正、负电荷产生的大规模的放电现象。现象。n二、雷声是怎样产生的二、雷声是怎样产生的n声音是由于物体振动产生的，有声音一定有振动，雷声声音是由于物体振动产生的，有声音一定有振动，雷声是放电引起的空气的剧烈振动产生的。是放电引起的空气的剧烈振动产生的。n三、雷声为什么会连绵不断三、雷声为什么会连绵不断n雷声是通过空气传播的，声音在传播过程中会受到大山、雷声是通过空气传播的，声音在传播过程中会受到大山、高大建筑物及云层、地面的多次反射从而多次产生回声，高大建筑物及云层、地面的多次反射从而多次产生回声，连绵不断的雷声就是这样产生的。连绵不断的雷声就是这样产生的。n四、为什么总是先看见闪电而后听到雷声四、为什么总是先看见闪电而后听到雷声n事实上闪电和雷声是同时产生的，这是因为光在空气中事实上闪电和雷声是同时产生的，这是因为光在空气中远比声音传播得快的缘故。远比声音传播得快的缘故。雷雨中的物理知识n五、打雷时，地面上的物体为什么会遭雷击五、打雷时，地面上的物体为什么会遭雷击n 通常情况下空气是绝缘体，闪电时，产生的电压高达上亿伏，空气在高电压作用下会发生电离而导电，所以，处在放电区的高大物体常常会遭到雷击。n六、树木遭雷击时为什么会炸开六、树木遭雷击时为什么会炸开n 树木遭雷击时，通过树木中的电流非常大，产生大量的热，使树木中的水分温度迅速升高而汽化，变成高温高压的水蒸气，气体膨胀做功，从而把树木炸开。从能的转化角度讲，这是电能转化为内能、内能又转化为机械能的过程。n七、雨是怎样形成的七、雨是怎样形成的n 冷、热空气交汇时，空气中的水蒸气发生液化，变成小水滴(或凝华成小冰晶)，这些小水滴越聚越大而下落，便形成了雨。雷雨中的物理知识n八、两滴下落时是怎样运动的八、两滴下落时是怎样运动的n大家知道，大气层并不是均匀的，越往高处空气越稀薄。开始雨滴的重力大于阻力与浮力之和，受非平衡力作用，做加速直线运动。后来，随着雨滴的下落速度越来越快，它所受的阻力也越来越大，直至雨滴所受的浮力与阻力之和等于重力，雨滴受平衡力作用变为匀速下落。从能量的观点看，雨滴的动能先增大，后不变，势能则一直随高度的减小而减小。n九、夏天下雨前后为什么会更加闷热九、夏天下雨前后为什么会更加闷热n这是因为下雨前后空气中的水分含量大，人体表面的汗水难以蒸发，所以感到更加闷热。n十、夏天雨过天晴，天空为什么有时会出现虹、霓十、夏天雨过天晴，天空为什么有时会出现虹、霓n 这是因为夏天气温高，水分蒸发快，因此雨后天空中充满了小水滴，太阳光入射到悬浮在大气中的水滴时，经它折射、色散和内反射(全反射)就会形成虹、霓。经两次折射、色散和一次内反射，被偏转的光线形成了虹，两次折射和两次内反射，被偏转的光线形成了霓。见本工作室微课系列科普讲座雷电的防御