[精品]自然科学导论

生活的自然，自然的生活 美丽的气象科学 春有百花秋有月，夏有凉风冬有雪。一一古人充满禅意的诗句，简单自然地揭示了四季气象。 是的，在自然科学中，恐怕气象科学是最亲近生活的了。 气象科学离我们是那么近。它是屋外淅淅沥沥的雨，它是冬日冰凌的雾淞；它是自西伯利亚 呼啸而下的寒潮，它是墨西哥湾肆无忌惮的飓风；它是江南绿了池塘的梅雨，它是华北渴了庄 稼的春旱 作为一名文科生，可能是高中三年学习地理知识的原因，虽然其他的自然科学知识离我已经 很远了，但气象科学却让我颇有亲切感。原以为在大学里没有机会再学习地理了，但在自然科 学导论课上上到这一课时，让我仿佛又回到了高中时光。 一直以来，气象科学都给我一种文科的感觉。没有高深的公式，不是为了便利或者盈利而改 进技术，它一直都那么亲民，是为了人们更好地生活，更好地与自然相处而不断发展。 首先，概括地说，气象科学是研究大气中各种物理现象和物理过程的科学。它是一门既古老 又年轻的科学。 说古老，早在五千年前的甲骨文上就有天气的记载，劳动人民在长期的生产实践中积累了丰 富的看天经验。这些经验有的记载在史书、地主志中，有的以天气谚语形式流传民间。例如吕 氏春秋一书中记载了 8个节气一立春、春分、立夏、夏至、立秋、秋分、立冬、冬至，西汉 淮南子一书中有完整的24个节气。许多天气谚语，如“清明断雪、谷雨断霜”、“冷在三 九、热在三伏”、“东北风、雨祖宗”、“朝霞不出门、晚霞行千里”等很有科学价值，至今 仍被应用。 说年轻，20世纪80年代以来，随着计算技术、通信、遥感和气象卫星、天气雷达的快速发 展，天气预报已从主观、定性走向客观、定量，预报时效大大延长，准确率明显提高。20世纪 80年代以来，随着遥感、计算技术和气象卫星资料的广泛应用，世界天气预报出现了新的飞跃, 传统的天气图已被数值天气预报取代。所谓数值天气预报应用7个流体力学、热力学微分议程 来描述大气运动规律，7个议程中含有7个未知数一最高气温、最低气温、降水量、湿度、气 压、风向、风速，通过大型高速计算机求解方程组，获得未来7个未知数的时空分析，即未来 天气分布。就像现在我们每天在电视上的天气预报中看到的一样。 而我认为，气象科学也是一门美丽的科学。 记得初中的时候，我们学了几篇关于气象的文章。当时觉得挺无趣的，可现在回过头看看， 我却是真的被它们所打动了。 一篇是著名气象学家竺可桢的大自然的语言。开首第一段“立春过后，大地渐渐从 沉睡中苏醒过来。冰雪融化，草木萌发，各种花次第开放。再过两个月，燕子翩然归来。不久, 布谷鸟也来了。于是转入炎热的夏季，这是植物孕育果实的时期。到了秋天，果实成熟，植物 的叶子渐渐变黄，在秋风中簌簌地落下来。北雁南飞，活跃在田间草际的昆虫也都销声匿迹。 到处呈现一片衰草连天的景象，准备迎接风雪载途的寒冬。在地球上温带和亚热带区域里，年 年如是，周而复始。”多么清新，多么可爱的自然啊 还有一篇是让很多同学印象十分深刻的看云识天气。这篇文章语言十分优美生动，比 如“那最轻盈、站得最高的云，叫卷云。这种云很薄，阳光可以透过云层照到地面，房屋和 树木的光与影依然很清晰。卷云丝丝缕缕地飘浮着，有时像一片白色的羽毛，有时像一块洁白 的绫纱。”、“在晴天，我们还会偶见一种高积云。高积云是成群的扁球状的云块，排列很匀 称，云块间露出碧蓝的天幕，远远望去，就像草原上雪白的羊群。”、“当那连绵的雨雪将要 来临的时候，卷云在聚集着，天空渐渐出现一层薄云，仿佛蒙上了白色的绸幕。这种云叫卷层 云。卷层云慢慢地向前推进，天气就将转阴。”读了这篇文章，我们能深切地体会到气象 带给我们的那种简单纯粹却又壮丽的美。 气象的美还可以反映在很多静雅动人的中国古代诗词中。 唐朝诗人杜牧在清明这首古诗中，写下了“清明时节雨纷纷，路上行人欲断魂”的佳句。 其实这反映了每年清明前后，正值大陆上冷、暖两股空气的势力相当，相持滞留在江南或者华 南一带，造成当地连绵不断的霏霏细雨的天气现象。“君问归期未有期，巴山夜雨涨秋池。何当 共剪西窗烛，却话巴山夜雨时。”李商隐的夜雨寄北则涉及到了我国西部地区秋季多雨的地 方性的特殊气候现象。 古诗词中有不少名句对气候的差异也进行了形象的刻画。如“五月天山雪，无花只有寒，，、“黄 鹤楼中吹玉笛，江城五月落梅花”。农历五月正值仲夏，江城，即武汉，梅花花期已过，而地处 西北边塞的天山（祁连山）仍旧积雪覆盖，由此可以看出内地与塞外气候差异之大。正因为“北 风卷地白草折，胡天八月即飞雪”，所以有“塞下秋来风景异，衡阳雁去无留意”、“莫恨雕笼翠 羽残，江南地暖陇西寒”。 “人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开。长恨春归无觅处，不知转入此中来。”白居易用平淡 无奇的语言描述了气温垂直分布的特点。正是因为气温随海拔高度的上升而降低这一特点，才 造成了山上、山下的桃花花期早迟不一的现象。 还有那句著名的“东边H出西边雨，道是无晴却有晴”。这句诗来自唐代诗人刘禹锡的竹 枝词。事实上，它形象地描绘了夏季局部地区雷雨的景观。夏季我们常常遇到这样的现象， 在一座城市里，同一时间，会出现东边艳阳高照，西边却阵阵大雨的两种不同的现象，正如诗 中所言，东边日出，西边下雨，道是无晴却有晴。 原因在于，夏季强烈的太阳辐射，为对流天气的产生提供了热力条件。下垫面性质的差异 使下垫面接受太阳辐射不均，有的地方气温高，有的地方气温低。于是，产生了局地热力环境。 地面冷区空气向暖区流动，暖区空气上升至一定高度后向冷区流动，冷区上层空气下降。所以 称之为局地热力环境，是因为该环境是下垫受热不均匀引起，且范围较小。海陆之间、山谷之 间、城乡之间均会产生局地热力环流。局地热雷雨就产生在地面暖区，而冷区则一片晴空。 气象的美丽还在于它是自然与人类和谐相处的最好见证，它可以说是人类最初认识自然的 纽带。气象无处不在地影响着我们的生活，除了出行，农作，甚至还有健康。 两千年前，我国劳动人民就对气象与健康有一定认识。他们把自然现象归纳为风、寒、暑、 湿、燥、火”六气，认为六气是万物生长不可缺少条件。六气不正常称六淫”，在六淫作用下， 要诱发各种疾病。比如阵痛多在夜间开始，自然死亡多在拂晓，人体生长发育春夏比秋冬快， 心肌梗塞夏季比冬季多。这说明人体生理机能随季节、昼夜有周期性变化。 其实，气象对人体影响，主要是温、压、湿、风、光和降水。据研究表明，空气中存在正、 负离子。负离子被誉为空中维生素”，对呼吸、心血管、泌尿系统有一定辅助治疗作用，能促 进人体新陈代谢。由气象引发的疾病可分为三类一是急剧天气变化引发的疾病。例如一次寒 潮后，感冒、哮喘、关节痛、心脑血管疾病明显增多。关节痛与天气关系特别密切，当气温升 降N31C,或气压变化N3百帕，或相对湿度变化N10时，发病人数急剧上升。二是异常天气 引发的疾病。例如夏季持续高温使心脑血管和中暑病人大量增加。1988年7月4-20日持续高 温，南京4500多人中暑，其中60岁以上老人占66。二是空气污染产生的疾病。严重污染地 区，呼吸系统疾病和癌症病人明显高于其他地区。 气象是美丽的，是亲近我们的生活的，然