海啸,龙卷风,闪电,地震,的产生原因,

海啸,龙卷风,闪电,地震,的产生原因,
海啸,龙卷风,闪电,地震,的产生原因,

海啸,龙卷风,闪电,地震,的产生原因,
海啸
海啸是一种具有强大破坏力的海浪.这种波浪运动引发的狂涛骇浪,汹涌澎湃,它卷起的海涛,波高可达数十米.这种“水墙”内含极大的能量,冲上陆地后所向披靡,往往造成对生命和财产的严重摧残.智利大海啸形成的波涛,移动了上万公里仍不减雄风,足见它的巨大威力.
海啸是一种灾难性的海浪,通常由震源在海底下50千米以内、里氏震级6.5以上的海底地震引起.水下或沿岸山崩或火山爆发也可能引起海啸.在一次震动之后,震荡波在海面上以不断扩大的圆圈,传播到很远的距离,正象卵石掉进浅池里产生的波一样.海啸波长比海洋的最大深度还要大,轨道运动在海底附近也没受多大阻滞,不管海洋深度如何,波都可以传播过去.
剧烈震动之后不久,巨浪呼啸,以催枯拉朽之势,越过海岸线,越过田野,迅猛地袭击着岸边的城市和村庄,瞬时人们都消失在巨浪中.港口所有设施,被震塌的建筑物,在狂涛的洗劫下,被席卷一空.事后,海滩上一片狼藉,到处是残木破板和人畜尸体. 地震海啸给人类带来的灾难是十分巨大的.目前,人类对地震、火山、海啸等突如其来的灾变,只能通过预测、观察来预防或减少它们所造成的损失,但还不能控制它们的发生.
海啸是一种具有强大破坏力的海浪.这种波浪运动引发的狂涛骇浪,汹涌澎湃,它卷起的海涛,波高可达数十米.这种“水墙”内含极大的能量,冲上陆地后所向披靡,往往造成对生命和财产的严重摧残.智利大海啸形成的波涛,移动了上万公里仍不减雄风,足见它的巨大威力.
海啸是一种具有强大破坏力的海浪.海啸是一种灾难性的海浪,通常由震源在海底下50千米以内、里氏震级6.5以上的海底地震引起.这种波浪运动引发的狂涛骇浪,汹涌澎湃.它卷起的海涛,波高可达数十米.这种“水墙”内含极大的能量,冲上陆地后所向披靡,往往严重摧残生命,造成财产损失.智利大海啸形成的波涛,移动了上万公里仍不减雄风,足见它的巨大威力.
它们同风产生的浪或潮是有很大差异的.微风吹过海洋,泛起相对较短的波浪．相应产生的水流仅限于浅层水体.猛烈的大风能够存辽阔的海洋卷起高度3()米以上的海浪,但也不能撼动深处的水.而潮汐每天席卷全球两次．它产生的海流跟海啸一样能深入海洋底部,但是海啸并非由月亮或太阳的引力引起,它由海下地震推动所产生,或由火山爆发、陨星撞击、或水下滑坡所产生.海啸波浪在深海的速度能够超过每小时700千米,可轻松地与波音747飞机保持同步.虽然速度快．但在深水中海啸并不危险,低于几米的一次单个波浪在开阔的海洋中其长度可超过750千米这种作用产生的海表倾斜如此之细微,以致这种波浪通常在深水中不经意间就过去了.海啸是静悄悄地不知不觉地通过海洋,然而如果出乎意料地在浅水中它会达到灾难性的高度．
啸是一种具有强大破坏力的海浪.水下地震、火山爆发或水下塌陷和滑坡等大地活动都可能引起海啸.
地震发生时,海底地层发生断裂,部分地层出现猛然上升或者下沉,由此造成从海底到海面的整个水层发生剧烈“抖动”.这种“抖动”与平常所见到的海浪大不一样.海浪一般只在海面附近起伏,涉及的深度不大,波动的振幅随水深衰减很快.地震引起的海水“抖动”则是从海底到海面整个水体的波动,其中所含的能量惊人.
海啸时掀起的狂涛骇浪,高度可达10多米至几十米不等,形成“水墙”.另外,海啸波长很大,可以传播几千公里而能量损失很小.由于以上原因,如果海啸到达岸边,“水墙”就会冲上陆地,对人类生命和财产造成严重威胁.
龙卷风
龙卷风是云层中雷暴的产物.具体的说,龙卷风就是雷暴巨大能量中的一小部分在很小的区域内集中释放的一种形式.龙卷风的形成可以分为四个阶段：
（1）大气的不稳定性产生强烈的上升气流,由于急流中的最大过境气流的影响,它被进一步加强.
（2）由于与在垂直方向上速度和方向均有切变的风相互作用,上升气流在对流层的中部开始旋转,形成中尺度气旋.
（3）随着中尺度气旋向地面发展和向上伸展,它本身变细并增强.同时,一个小面积的增强辅合,即初生的龙卷在气旋内部形成,产生气旋的同样过程,形成龙卷核心.
（4）龙卷核心中的旋转与气旋中的不同,它的强度足以使龙卷一直伸展到地面.当发展的涡旋到达地面高度时,地面气压急剧下降,地面风速急剧上升,形成龙卷.
闪电
雷暴时的大气电场与晴天时有明显的差异,产生这种差异的原因,是雷雨云中有电荷的累积并形成雷雨云的极性,由此产生闪电而造成大气电场的巨大变化.但是雷雨云的电是怎么来的呢? 也就是说,雷雨云中有哪些物理过程导致了它的起电?为什么雷雨云中能够累积那么多的电荷并形成有规律的分布?本节将要回答这些问题.前面我们已经讲过,雷雨云形成的宏观过程以及雷雨云中发生的微物理过程,与云的起电有密切联系.科学家们对雷雨云的起电机制及电荷有规律的分布,进行了大量的观测和实验,积累了许多资料并提出了各种各样的解释,有些论点至今也还有争论.归纳起来,云的起电机制主要有如下几种：
A.对流云初始阶段的“离子流”假说
大气中总是存在着大量的正离子和负离子,在云中的水滴上,电荷分布是不均匀的：最外边的分子带负电,里层带正电,内层与外层的电位差约高0．25伏特.为了平衡这个电位差,水滴必须“优先’吸收大气中的负离子,这样就使水滴逐渐带上了负电荷.当对流发展开始时,较轻的正离子逐渐被上升气流带到云的上部；而带负电的云滴因为比较重,就留在下部,造成了正负电荷的分离.
B.冷云的电荷积累
当对流发展到一定阶段,云体伸入0℃层以上的高度后,云中就有了过冷水滴、霰粒和冰晶等.这种由不同相态的水汽凝结物组成且温度低于0℃的云,叫冷云.冷云的电荷形成和积累过程有如下几种：
a. 冰晶与霰粒的摩擦碰撞起电
霰粒是由冻结水滴组成的,呈白色或乳白色,结构比较松脆.由于经常有过冷水滴与它撞冻并释放出潜热,故它的温度一般要比冰晶来得高.在冰晶中含有一定量的自由离子(OH-或OH+),离子数随温度升高而增多.由于霰粒与冰晶接触部分存在着温差,高温端的自由离子必然要多于低温端,因而离子必然从高温端向低温端迁移.离子迁移时,较轻的带正电的氢离子速度较快,而带负电的较重的氢氧离子(OH-)则较慢.因此,在一定时间内就出现了冷端H+离子过剩的现象,造成了高温端为负,低温端为正的电极化.当冰晶与霰粒接触后又分离时,温度较高的霰粒就带上负电,而温度较低的冰晶则带正电.在重力和上升气流的作用下,较轻的带正电的冰晶集中到云的上部,较重的带负电的霞粒则停留在云的下部,因而造成了冷云的上部带正电而下部带负电.
b. 过冷水滴在霰粒上撞冻起电
在云层中有许多水滴在温度低于0℃时仍不冻结,这种水滴叫过冷水滴.过冷水滴是不稳定的,只要它们被轻轻地震动一下,马上就会冻结成冰粒.当过冷水滴与霰粒碰撞时,会立即冻结,这叫撞冻.当发生撞冻时,过冷水滴的外部立即冻成冰壳,但它内部仍暂时保持着液态,并且由于外部冻结释放的潜热传到内部,其内部液态过冷水的温度比外面的冰壳来得高.温度的差异使得冻结的过冷水滴外部带正电,内部带负电.当内部也发生冻结时,云滴就膨胀分裂,外表皮破裂成许多带正电的小冰屑,随气流飞到云的上部,带负电的冻滴核心部分则附在较重的霰粒上,使霰粒带负电并停留在云的中、下部.
c. 水滴因含有稀薄的盐分而起电
除了上述冷云的两种起电机制外,还有人提出了由于大气中的水滴含有稀薄的盐分而产生的起电机制.当云滴冻结时,冰的晶格中可以容纳负的氯离子(Cl-),却排斥正的钠离子(Na+).因此,水滴已冻结的部分就带负电,而未冻结的外表面则带正电(水滴冻结时,是从里向外进行的).由水滴冻结而成的霰粒在下落过程中,摔掉表面还来不及冻结的水分,形成许多带正电的小云滴,而已冻结的核心部分则带负电.由于重力和气流的分选作用,带正电的小滴被带到云的上部,而带负电的霰粒则停留在云的中、下部.
d．暖云的电荷积累
上面讲了一些冷云起电的主要机制.在热带地区,有一些云整个云体都位于0℃以上区域,因而只含有水滴而没有固态水粒子.这种云叫做暖云或“水云”.暖云也会出现雷电现象.在中纬度地区的雷暴云,云体位于0℃等温线以下的部分,就是云的暖区.在云的暖区里也有起电过程发生.
在雷雨云的发展过程中,上述各种机制在不同发展阶段可能分别起作用.但是,最主要的起电机制还是由于水滴冻结造成的.大量观测事实表明,只有当云顶呈现纤维状丝缕结构时,云才发展成雷雨云.飞机观测也发现,雷雨云中存在以冰、雪晶和霰粒为主的大量云粒子,而且大量电荷的累积即雷雨云迅猛的起电机制,必须依靠霰粒生长过程中的碰撞、撞冻和摩擦等才能发生.
地震
地震(earthquake)是大地的振动.它发源于地下某一点,该点称为震源(focus).振动从震源传出,在地球中传播.地面上离震源最近的一点称为震中,它是接受振动最早的部位.大地振动是地震最直观、最普遍的表现.在海底或滨海地区发生的强烈地震,能引起巨大的波浪,称为海啸.地震是极其频繁的,全球每年发生地震约500万次.
球的结构就象鸡蛋,可分为三层.中心层是“蛋黄”-地核；中间是“蛋清”-地幔；外层是“蛋壳”-地壳.地震一般发生在地壳之中.地球在不停地自转和公转,同时地壳内部也在不停地变化.由此而产生力的作用,使地壳岩层变形、断裂、错动,于是便发生地震.地下发生地震的地方叫震源.从震源垂直向上到地表的地方叫震中.从震中到震源的距离叫震源深度.震源浓度小于70公里的地震为浅源地震,在70-300公里之间的地震为中源地震,超过300公里的地震为深源地震.震源深度最深的地震是1963年发生印度尼西亚伊里安查亚省北部海域的5.8级地震,震源深度786公里.对于同样大小的地震,由于震源深度不一样,也不一样,对地面造成的破坏程度也不一样.震源越浅,破坏越大,但波及范围也越小,反之亦然.
某地与震中的距离叫震中距.震中距小于100公里的地震称为地方震,在100-1000公里之间的地震称为近震,大于1000公里的地震称为远震,其中,震中距越远的地方受到的影响和破坏越小.
地震所引起的地面振动是一种复杂的运动,它是由纵波和横波共同作用的结果.在震中区,纵波使地面上下颠动.横波使地面水平晃动.由于纵波传播速度较快,衰减也较快,横波传播速度较慢,衰减也较慢,因此离震中较远的地方,往往感觉不到上下跳动,但能感到达水平晃动.