事实如此浪漫

缺少霜冻的谜团

树霜环
通过Flickr skittledog

O在一些清晰的冬季早晨,我们被视为季节的亮点之一:一层薄薄的白色霜,像各个草叶一样涂覆表面。但即使冰晶胶凝管覆盖着大部分户外景观时,您也可能会注意到某些网站中缺少 - 杉树下的草地或公民下方的混凝土。数千年前,这些霜冻补丁导致了古人想象月亮和星星在无云的夜晚爬到地球上。

但古人误解了这种现象的真正起源。霜降不下来。公元前350年,亚里士多德注意到霜和露很少在山顶堆积,这表明它们不太可能从上面掉下来。根据亚里士多德的观察,其他人意识到露珠和霜都最有可能在像金属这样的快速冷却的材料上形成。这些发现有助于揭示露珠和霜来自于空气中不可见的水蒸气,这些水蒸气在适当的条件下凝结在固体表面。

与从月亮和星星上飘落的霜一样浪漫的是,从稀薄的空气中凝结的冰是一个迷人的(真实的)故事。理想的结霜天气开始于晴朗的冬季天空和草地,草地将白天吸收的热量辐射回无云的天空。纽约大学的气候学家埃德温·格伯说:“这完全是温度的问题。”

一旦冷却,地面上薄薄的一层空气就会冷却。冷空气不能像暖空气一样保持那么多的水分,如果温度降到露点以下,水就会开始泄漏。这些多余的水凝结在最近的表面上。当空气温度超过32华氏度时,水分以露珠的形式沉积下来;在较低的温度下,它积累成霜。(离地球表面越远,水分就会变得越多云层

霜冻可以出现在当地天气条件寒冷和晴朗的任何地方,包括热带的高海拔地区。然而,当陆地被水包围时,它就不太可能形成,因为海洋和湖泊改变了周围空气的温度和含水量。

当气温很低的时候,连树下的地方都冷得可以结霜了。 Niklas Bergius专辑冬天的树许可

但是,如果霜是由空气中的水蒸气而不是从上面降下来的,那么为什么有时它会消失在一棵树或停着的汽车的覆盖下呢?戈伯说,这些大物体都是热阱。他说:“这棵树的作用是防止表面冷却。”叶子、常绿针叶和树枝阻碍并反射掉的热量回到地面。

一个2013年的研究研究发现,平均每片森林空地上65%的热量辐射回大气,而完全森林覆盖下的地面仅损失45%。储存在树冠下地下的热量流失得太慢,所以地面不会变冷,霜也不会形成。因此,草地圈保持无霜,反映了上面的树。

格伯注意到一个相关的现象是温室效应通过这种方式,大气气体吸收地球辐射的热量,并将其送回地面。如果地球没有温室效应,地球的平均温度将远低于冰点——如果你想支持像我们这样以水为基础的生命,这可不是什么好事。全球变暖是由于自然温室效应的放大。

因为云层中充满了水蒸气(一种温室气体),它们也会捕获热量。“在多云的夜晚,你不太可能有露水和霜冻,”戈伯说。

所以,虽然古人关于霜冻的来源的看法是错误的,但当他们观察到这种奇异的现象只发生在晴朗、清脆的冬夜,月亮和星星在天空中可见时,他们的看法是正确的。


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