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愛科學(xué)愛自然·火龍卷形成之謎2014年2月·雷暴的威力·飛機(jī)是怎樣起飛的？·沙塵暴目錄

contents________________________

制作團(tuán)隊(duì)

Theproductionteam

11第一章：雷暴

Thunderstorm

01

第二章：沙塵暴

sandstorm

03

第三章：火龍卷

Firetornado

05

第四章：飛機(jī)

Plane

07

第五章：原子彈

Atomicbomb

09

雷暴是伴有雷擊和閃電的局地對(duì)流性天氣。它通常伴隨著滂沱大雨或冰雹，而在冬季時(shí)甚至?xí)S暴風(fēng)雪而來，因此屬強(qiáng)對(duì)流天氣系統(tǒng)。在古老的文明里，雷暴有著極大的影響力。不論是中國古代、古羅馬或美洲古文明皆有與雷暴相關(guān)的神話。雷暴是指一部分帶有電離子的云層與另一部分帶異種電荷的云層，或者是帶電離子的云層對(duì)大地間迅猛地放電。其中后一種即云層對(duì)大地放電，則會(huì)對(duì)建筑物、人體、電子設(shè)備等產(chǎn)生極大危害，如何避免放電造成的危害是人類開展研究的主要對(duì)象。

————摘自百度百科第一章：雷暴簡(jiǎn)介1雷云的成因或者說其所蘊(yùn)涵的能量主要來自大氣的運(yùn)動(dòng)，氣流的運(yùn)動(dòng)、摩擦以及風(fēng)對(duì)云塊作用，令其作切割地球磁場(chǎng)的磁感線運(yùn)動(dòng)，使不同的電荷、帶電微粒進(jìn)一步分離、極化，最終形成積聚大量電荷的雷云。當(dāng)雷云的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到足夠大時(shí)將引起雷云中的內(nèi)部放電，或雷云間的強(qiáng)烈放電，或雷云對(duì)大地、其他物體間放電，即所謂雷電。2

形成雷暴的積雨云發(fā)展旺盛，云的上部常有冰晶。冰晶的凇附、水滴的破碎以及空氣對(duì)流等過程，使云中產(chǎn)生電荷。云中電荷的分布很復(fù)雜，但總的說來，云的上部以正電荷為主，云的中、下部以負(fù)電荷為主，云的下部前方的強(qiáng)烈上升氣流中還有一范圍小的正電區(qū)。因此，云的上、下之間形成一個(gè)電位差，當(dāng)電位差大到一定程度后，就產(chǎn)生放電，這就是平常所見得閃電現(xiàn)象，放電過程中，閃道中的溫度驟增，使空氣體積急劇膨脹，從而產(chǎn)生沖擊波，導(dǎo)致強(qiáng)烈的雷鳴。當(dāng)云層很低時(shí)，有時(shí)可形成云地間放電，這就是雷擊。因此，雷暴是大氣不穩(wěn)定狀況的產(chǎn)物，是積雨云及其伴生的各種強(qiáng)烈天氣的總稱。雷暴的持續(xù)時(shí)間一般較短，單個(gè)雷暴的生命史一般不超過2小時(shí)。我國雷暴是南方多于北方，山區(qū)多于平原。

多出現(xiàn)在夏季和秋季，冬季只在我國南方偶有出現(xiàn)。雷暴出現(xiàn)的時(shí)間多在下午。夜間因云頂輻射冷卻，使云層內(nèi)的溫度層結(jié)變得不穩(wěn)定，也可引起雷暴，稱為夜雷暴。雷云的成因或者說其所蘊(yùn)涵的能量主要來自大氣的運(yùn)動(dòng)，氣流的運(yùn)動(dòng)、摩擦以及風(fēng)對(duì)云塊作用，令其作切割地球磁場(chǎng)的磁感線運(yùn)動(dòng)，使不同的電荷、帶電微粒進(jìn)一步分離、極化，最終形成積聚大量電荷的雷云。當(dāng)雷云的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到足夠大時(shí)將引起雷云中的內(nèi)部放電，或雷云間的強(qiáng)烈放電，或雷云對(duì)大地、其他物體間放電，即所謂雷電。

————摘自百度百科形成過程雷暴天氣3第二章：沙塵暴沙塵暴(sandduststorm)是沙暴和塵暴兩者兼有的總稱，是指強(qiáng)風(fēng)把地面大量沙塵物質(zhì)吹起并卷入空中，使空氣特別混濁，水平能見度小于一千米的嚴(yán)重風(fēng)沙天氣現(xiàn)象。其中沙暴系指大風(fēng)把大量沙粒吹入近地層所形成的挾沙風(fēng)暴；塵暴則是大風(fēng)把大量塵埃及其他細(xì)顆粒物卷入高空所形成的風(fēng)暴。

————摘自百度百科簡(jiǎn)介沙塵暴有利于產(chǎn)生大風(fēng)或強(qiáng)風(fēng)的天氣形勢(shì)，有利的沙、塵源分布和有利的空氣不穩(wěn)定條件是沙塵暴或強(qiáng)沙塵暴形成的主要原因。強(qiáng)風(fēng)是沙塵暴產(chǎn)生的動(dòng)力，沙、塵源是沙塵暴物質(zhì)基礎(chǔ)，不穩(wěn)定的熱力條件是利于風(fēng)力加大、強(qiáng)對(duì)流發(fā)展，從而夾帶更多的沙塵，并卷揚(yáng)得更高。除此之外，前期干旱少雨，天氣變暖，氣溫回升，是沙塵暴形成的特殊的天氣氣候背景；地面冷鋒前對(duì)流單體發(fā)展成云團(tuán)或颮線是有利于沙塵暴發(fā)展并加強(qiáng)的中小尺度系統(tǒng)；有利于風(fēng)速加大的地形條件即狹管作用，是沙塵暴形成的有利條件之一。土壤、黃砂主要成分是硅酸鹽，當(dāng)干旱少雨且氣溫變暖時(shí)，硅酸鹽表面的硅酸失去水分，H2SiO4=SiO3-2+H2O（氣)，這樣硅酸鹽土壤膠團(tuán)、砂粒表面就會(huì)帶有負(fù)電荷，相互之間有了排斥作用，成為氣溶膠不能凝聚在一起，從而形成揚(yáng)砂即沙塵暴。沙塵暴本質(zhì)上是帶有負(fù)電荷的硅酸鹽氣溶膠?！园俣劝倏菩纬蓷l件4關(guān)于沙塵暴的一問一答你知道嗎？問：沙塵暴有哪些危害？答：沙塵暴的危害有很多：（1）、人畜死亡、建筑物倒塌、農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。沙塵暴對(duì)人畜和建筑物的危害絕不亞于臺(tái)風(fēng)和龍卷風(fēng)。1993年5月5日，我國西北4省，曾發(fā)生一次特大沙塵暴，死亡85人，失蹤31人，直接損失高達(dá)5.4億元。1999年8月14日清晨開始，甘肅河西走廊的敦煌等地區(qū)發(fā)生中等強(qiáng)度的沙塵暴，瞬間風(fēng)速達(dá)每秒14米，能見度在200至300米之間，飛沙走石，形如黃昏，近5年來，我國西北地區(qū)累計(jì)遭受到的沙塵暴襲擊有20多次，造成經(jīng)濟(jì)損失12億多元，死亡失蹤人數(shù)超過200人。（2）、大氣污染、表土流失。沙塵暴降塵中至少有38種化學(xué)元素，它的發(fā)生大大增加了大氣固態(tài)污染物的濃度，給起源地、周邊地區(qū)以及下風(fēng)向地區(qū)的大氣環(huán)境、土壤、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等造成了長(zhǎng)期的、潛在的危害。特別是農(nóng)作物賴以生存的微薄的表土被刮走后，貧瘠的土地將嚴(yán)重影響農(nóng)作物的產(chǎn)量。5第三章：火龍卷火焰龍卷風(fēng)又叫火怪，火旋風(fēng)，是指當(dāng)火情發(fā)生時(shí)，空氣的溫度和熱能梯度滿足某些條件，火苗形成一個(gè)垂直的漩渦，旋風(fēng)般直插入天空的罕見現(xiàn)象。旋轉(zhuǎn)火焰多發(fā)生在灌木林火，火苗的高度30至200英尺不等，持續(xù)的時(shí)間也有限，一般只有幾分鐘，但如果風(fēng)力強(qiáng)勁能持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間?！园俣劝倏坪?jiǎn)介火焰龍卷風(fēng)的形成需要具備一定條件：強(qiáng)烈熱量和涌動(dòng)風(fēng)流結(jié)合在一起將形成旋轉(zhuǎn)的空氣渦流。這些空氣在澳大利亞偏僻內(nèi)陸驚現(xiàn)30米高火焰龍卷風(fēng)奇觀渦流可收緊形成類似龍卷風(fēng)結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)著吸入燃燒殘骸和易燃?xì)怏w。一般在渦度方程中，幅合效應(yīng)是影響渦度變化的最大因素。在火災(zāi)中，火的熱力令空氣上升，周圍的空氣從四方八面涌入，形成幅合，火焰龍卷風(fēng)便形成了。有說在日本關(guān)東大地震，火災(zāi)處處，都發(fā)生了好幾起的火焰龍卷風(fēng)?！园俣劝倏菩纬稍蛲郏。?！火焰龍卷風(fēng)包含著一個(gè)內(nèi)核，實(shí)際上這個(gè)內(nèi)核就是著火部分；此外還包含一個(gè)無形的袋狀旋轉(zhuǎn)氣體，它為火旋風(fēng)內(nèi)核提供新鮮的氧氣。一旦火焰被旋轉(zhuǎn)的氣流所吸收，未燃燒氣體將抵達(dá)火旋風(fēng)內(nèi)核，直至到達(dá)具有充足新鮮、加熱氧氣的區(qū)域火焰龍卷風(fēng)使這些氣體燃燒起來。因此火焰龍卷風(fēng)的內(nèi)核看上去非常高，且十分纖細(xì)。常見的火旋風(fēng)內(nèi)核只有0.3-0.9米寬，高15-30米。但在條件合適的狀況下，還能形成巨大的火旋風(fēng)(幾十米寬，300米高)。中空燃燒狀態(tài)有一個(gè)中心的低溫區(qū)域。在中心低溫區(qū)域溫度最低時(shí)，火焰龍卷風(fēng)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)。來流增強(qiáng)了火焰龍卷風(fēng)的整體轉(zhuǎn)動(dòng)，并且加劇了火焰龍卷風(fēng)的螺旋狀上升。破壞能力，火焰龍卷風(fēng)夾卷著火焰，像一條火龍一樣旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，所到之處皆為灰燼。其威力足以將一棵小樹連根拔起，可持續(xù)1小時(shí)以上，難以被撲滅。研究模型?；鹧纨埦盹L(fēng)存在一種中空燃燒的狀態(tài)。通過燃燒風(fēng)洞，對(duì)不同來流影響下的火旋風(fēng)進(jìn)行分析研究。通過一個(gè)置于大型燃燒風(fēng)洞中的邊角開有切向進(jìn)風(fēng)口的六邊形小尺寸火焰龍卷風(fēng)發(fā)生模型，應(yīng)用熱電偶測(cè)溫和皮托管測(cè)速以及電子數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對(duì)該模型內(nèi)的溫度分布數(shù)據(jù)和速度分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，研究來流速度對(duì)火焰龍卷風(fēng)內(nèi)部燃燒結(jié)構(gòu)的影響、火焰龍卷風(fēng)旋轉(zhuǎn)速度的影響以及持續(xù)時(shí)間的影響?！园俣劝倏苹瘕埦淼臉?gòu)造67噴氣飛機(jī)的起飛過程包括三個(gè)階段：地面滑跑、離地和加速爬升。飛機(jī)先滑行到起飛線上，剎住機(jī)輪，襟翼放到起飛位置，并使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加到最大值，然后松開剎車，飛機(jī)在推力作用下開始加速滑跑。當(dāng)滑跑速度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，駕駛員向后拉駕駛桿，抬起前輪，增大迎角。此后，飛機(jī)只用兩個(gè)主輪繼續(xù)滑跑，機(jī)翼的升力隨著滑跑速度的增加而增大，當(dāng)其值等于飛機(jī)的重量時(shí)，飛機(jī)便離開地面，加速爬升。上升到10～15米高度上收起起落架，上升到25米高度后起飛階段結(jié)束。螺旋槳飛機(jī)由于離地后剩余功率較小，起飛過程常分為地面滑跑、離地、加速平飛和爬升至安全高度4個(gè)階段。起飛性能指標(biāo)包括：起飛滑跑距離──自起飛線至飛機(jī)離地點(diǎn)的距離；離地速度──主輪離開地面瞬間飛機(jī)的水平速度；起飛距離──自起飛線至安全高度所經(jīng)過的水平距離。隨著飛機(jī)向高速化、重型化方向發(fā)展，離地速度顯著增加，跑道長(zhǎng)度和起飛距離相應(yīng)加長(zhǎng)。大氣溫度、壓強(qiáng)、跑道狀況以及駕駛技術(shù)都影響飛機(jī)的起飛性能。逆風(fēng)起飛、增大發(fā)動(dòng)機(jī)推力、減小機(jī)翼載荷、采用增升裝置等，可以縮短滑跑距離和改善起飛性能。重型飛機(jī)有時(shí)采用起飛加速器縮短起飛滑跑距離。艦載飛機(jī)利用彈射器實(shí)現(xiàn)短距起飛。此外，還可直接由動(dòng)力裝置或由動(dòng)力裝置帶動(dòng)旋翼、螺旋槳、風(fēng)扇來產(chǎn)生推力升力，以支持飛機(jī)重量，實(shí)現(xiàn)垂直起飛。————摘自百度百科飛機(jī)如何起飛？第四章：飛機(jī)8黑匣子（英文：blackbox）是飛機(jī)專用的電子記錄設(shè)備之一，名為航空飛行記錄器。里面裝有飛行數(shù)據(jù)記錄器和艙聲錄音器，飛機(jī)各機(jī)械部位和電子儀器儀表都裝有傳感器與之相連。它能把飛機(jī)停止工作或失事墜毀前半小時(shí)的有關(guān)技術(shù)參數(shù)和駕駛艙內(nèi)的聲音記錄下來，需要時(shí)把所記錄的參數(shù)重新放出來，供飛行實(shí)驗(yàn)、事故分析之用。黑匣子具有極強(qiáng)的抗火、耐壓、耐沖擊振動(dòng)、耐海水（或煤油）浸泡、抗磁干擾等能力，即便飛機(jī)已完全損壞，黑匣子里的記錄數(shù)據(jù)也能完好保存。世界上大部分的空難原因都是通過黑匣子找出來的。重要的黑匣子空難事故發(fā)生后，飛機(jī)往往解體，甚至被烈火燒毀。人們到現(xiàn)場(chǎng)救援的時(shí)候，總是會(huì)尋找一個(gè)東西，它的名字就是被譽(yù)為空難“見證人”的黑匣子。實(shí)際上，黑匣子是飛機(jī)上的記錄儀器，是一種飛行數(shù)據(jù)記錄儀。它能將飛機(jī)的高度、速度、航向、爬升率、下降率、加速情況、耗油量、起落架放收、格林尼治時(shí)間，還有飛機(jī)系統(tǒng)工作狀況和發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)等飛行參數(shù)都記錄下來。另一種是座艙話音記錄儀。它實(shí)際上就是一個(gè)無線電通話記錄器。為了承受飛機(jī)墜毀時(shí)的猛烈撞擊和高溫烈焰，黑匣子的外殼具有很厚的鋼板和許多層絕熱防沖擊保護(hù)材料。而且為了盡可能的安全，黑匣子通常安裝在飛機(jī)尾部最安全的部位，也就是失事時(shí)最不易損壞的部位，在飛機(jī)墜毀時(shí)，黑匣子在1100℃的火焰中能經(jīng)受30分鐘的燒烤，能承受2噸重的物體擠壓5分鐘，能夠在汽油、機(jī)油、油精、電池、酸液、海水中浸泡幾個(gè)月，總之，它能在許多惡劣的條件安然無恙。9原子彈（nuclearweapon）是核武器之一，是利用核反應(yīng)的光熱輻射、沖擊波和感生放射性造成殺傷和破壞作用，以及造成大面積放射性污染，阻止對(duì)方軍事行動(dòng)以達(dá)到戰(zhàn)略目的的大殺傷力武器。主要包括裂變武器（第一代核武，通常稱為原子彈）和聚變武器（亦稱為氫彈，分為兩級(jí)及三級(jí)式）。亦有些還在武器內(nèi)部放入具有感生放射的輕元素，以增大輻射強(qiáng)度擴(kuò)大污染，或加強(qiáng)中子放射以殺傷人員（如中子彈）。核武器是指利用能自持進(jìn)行核裂變或聚變反應(yīng)釋放的能量，產(chǎn)生爆炸作用，并具有大規(guī)模殺傷破壞效應(yīng)的武器的總稱。其中主要利用鈾235（厬U）或钚239（厱Pu）等重原子核的裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)原理制成的裂變武器，通常稱為原子彈；主要利用重氫（daoH，氘）或超重氫（chuanH，氚）等輕原子核的熱核反應(yīng)原理制成的熱核武器或聚變武器，通常稱為氫彈。中國在1964年10月16日成功爆炸了第一顆原子彈，根據(jù)解密的資料，為了這顆原子彈的爆炸，中國一共花費(fèi)了28億人民幣。[1]1967年6月17日又成功地進(jìn)行了首次氫彈試驗(yàn)，打破了超級(jí)大國的核壟斷、核訛詐政策，為中華人民共和國作出了巨大貢獻(xiàn)。第五章：原子彈簡(jiǎn)介10“小男孩”的結(jié)構(gòu)1945年8月，美國投到日本廣島的那顆原子彈（代號(hào)叫“小男孩”）采用的就是槍式結(jié)構(gòu)，彈重約4100公斤，直徑約71厘米，長(zhǎng)約305厘米。核裝藥為鈾235，爆炸威力約為14000噸梯恩梯當(dāng)量。在槍式結(jié)構(gòu)中，每塊核裝藥不能太大，最多只能接近于臨界質(zhì)量，而決不能等于或超過臨界質(zhì)量。因此當(dāng)兩塊核裝藥合攏時(shí)，總質(zhì)量最多只能比臨界質(zhì)量多出近一倍。這就使得原子彈的爆炸威力受到了限制。另外在槍式結(jié)構(gòu)中，兩塊核裝藥雖然高速合攏，但在合攏過程中所經(jīng)歷的時(shí)間仍然顯得過長(zhǎng)，以致于在兩塊核裝藥尚未充分合并以前，就由自發(fā)裂變所釋放的中子引起爆炸。這種“過早點(diǎn)