分类:成语大全时间:2022-11-11 01:37作者:未知编辑:猜谜语
张艺谋导演说,整个开幕式讲了一句话:全世界不同的雪花汇聚在北京,成为一朵人类共同的雪花。
那么雪从何处来呢?请让我们一起来看!
藏在雪花中的科学奥秘(上)
雪从何处来雪中的世界「冬天已经到来,春天还会远吗?——雪莱」
春天总是一个布满希望的季节,许多人憧憬着春天的美好,但是请不要忘记,四季更迭,各有千秋,不信,我们一起来看一下冬天的别样风景——雪。
雪之雪白,洒落在广袤的大地,朱红碧瓦,俱是身披白色狐裘,世间万物点缀在白茫茫的雪世界中,如同一幅水墨画渐渐展开。
下雪天,虽然有着凛冽的寒风,冻人的冰碴子,但是寂静的雪夜,一个人时,不妨听听大雪压折竹子的声音——“夜深知雪重,时闻折竹声”。
若有挚友三两人,那就不妨一起围炉而坐,促膝谈心——“绿蚁新醅酒,红泥小火炉”。
香山居士的笔下不只是有着忧心济世,还有着温柔与静美。文人聊起雪,难免诗词歌赋,重在意境,学理的我们,走遍天下都不怕,或许要聊点其他的。
漂亮的雪花如同自然界中美妙的音符,是不是也揭示着宇宙的规律呢?
❝ Where Do We Come From?What Are We?Where Are We Going?❞
这叩击灵魂的三联问,不只是佛教中的揭语,法国画家保罗⋅\cdot高更甚至专门有幅画以此命名。今日,我们就从这三联问出发,探究一下雪花中的科学。
「雪从遥远的天上来——布赫兹」
貌似有远古开始,就一直有人好奇雪还有雨等等到底从何处来,甚至我们东方神话故事中还有着专司风、雨、雷、电之神,西方亦然。
这至少说明,我们人类无论位于何时何处,不关乎地域和种族,探索的精神还是相似的,而且所得结论大致无异。
无外乎,从神秘的天空降落下来。
古人称雨、雪、霜、露等,从天而降还未落地之水为「无根之水」。
《西游记》中记载,孙悟空为朱紫国国***“悬丝诊脉”,诊毕,叮嘱其用无根水送服。“井中河内之水,俱是有根的。我这无根水,非此之论,乃是天上落下者,不沾地就吃,才叫做无根水”。
《红楼梦》中的宝姐姐吃的冷香丸不也是如此么:“用同年雨水节令的雨、白露节令的露、霜降节令的霜、小雪节令的雪各十二钱”。
当然,***为人所青睐还属初雪之水、朝露之水、清风细雨,不同时节不同地区,皆有不同的味道,自然在「酿酒烹茶」之时,衍生出特殊的文化,比如酒文化、茶道等。
古人有云:茶有各种茶,水有多种水,只有好茶、好水,味才美。
除此,还有医道,无根之水也曾被医者收集起来作为重要的「药引」,和大家熟知的童子尿齐名。
不过这应该都是在在工业革命之前,空气污染还没有那么严峻的时候,现在就很可惜了,下雨,怕是酸雨,下雪,又融了许多粉尘颗粒。
这说明了什么,天空中肯定是有水的,可是这些水如何停留在空中,又在空中何处寻呢?
首先要声明的就是,这些水肯定不能是液态的,假如是的话,那就会降落下来,所以水是以气态停留在大气层中,「大气是气体和水蒸气的混合物」,天气状况就是大气根据各种各样的物理定律发生的变化。
说起来,下雪也是一种天气,所以这里的大气层很要害。
大气层的厚度比较薄,地理上我们学过,地球自转产生日夜交替,大气就随之忽冷忽热,就像我们假如一会儿冷一会儿热,就会被温度刺激地打喷嚏一样,大气也是如此,于是就有了「风」。这样看来,有传说龙***打个喷嚏,就会降下风雨,还是挺有道理的。
大家都知道,地球是圆的,但这并不妨碍我们在研究许多现象的时候假设地面时平坦的,当然这是在涉及的面积比较小的时候,就犹如我们算圆周率的时候用的「以直代曲」的思路似的。(感爱好的小伙伴可以点击链接查看中秋分月饼,具体了解这个思想是什么)
不过,地球表面怎么可能完完全全是平整的呢?假如前方有山脉,本来呼啸而过的风,直面而来,碰到了障碍物,会发生什么?
山脉的背风处就会形成一系列波浪,就像「正弦曲线」那样,上下起伏流动,波峰之处就有了云,「故名波状云」。
普通的那种叫积云。暖空气从地面的植被、河流、湖泊中收集水分,缓缓上升,会抵达大气上部,由于此处气温较低,冷空气显然吸水能力比不得暖空气,所以这部分水分就会冷凝,也就出现了「一团团如棉花糖般的白云」。
小时候,尤其是夏天,天空看起来很低,我就常常想,假如爬得高一点儿,是不是就能揪下来一团软和和的云朵呢,可见絮状的白云对小孩子的诱惑力了。
不过,虽然学无止境,但空气的冷却也不是永无止境的,到了一定高度,就升不上去了,于是就有了「逆温效应」。假如没有发生逆温现象,而且云能够上升到一万英尺,就会出现很美丽的冰晶。
接下来,另一种天气就可能出现了。假如对流的漩涡携带着冰晶来到来到了温度较高的低空,并就会融化,落下来就成了「雨」。
小编很是钟爱水的各种形态,小时候但凡下雨,不是像其他人那样赶快躲起来,反而会往雨中奔跑,看了这么多年,仍是没有看够,不知道是不是“双鱼座”的缘故,离不开水。
「北方的雨」,下得豪爽,粗犷,干脆,总是酣畅淋漓,放荡不羁,了无红尘牵绊,泄尽内心的哀婉。「南方的雨」,下得缠绵,温柔,持久,总有诗情画面,无限闲愁,烟雨入江南,一墨染河山。
说回那些云,某些云可能更幸运,能够爬得更高,但也会付出一定的代价,就是被吹散成平坦的「砧状云」。
这时候云的顶部不仅可以凝聚为冰晶还可以形成更加坚硬的冰粒,这些冰粒下落过程就能形成「冰雹」,像洋葱一般,每穿过一层就会裹上一层冰,是不是很有趣?
是不是好奇,怎么还没出现雪?别着急,立刻就来,当云中的含水量十分饱和,而且大气的温度非常低的时候,就像***近许多地区气温忽然降至零度以下,就会从天而降一种特殊的冰晶,也就是「雪花」。
不过,雪花的形成可不是那么简朴,你们看冰雹还都一层一层裹下来的呢,雪花自然不仅仅经过一个层面就能形成的。
巧的是,小编码字的时候,正好弹出一条新闻,杭州天目山飘雪了。
「快让我在这雪地上撒点儿野——崔健」
生于北方的我,见惯了「北方的雪」,霸气十足,大雪翻飞,雪花漫天飞舞,千里冰封。白茫茫的天地中,十分寂静,一切仿佛被放大了似的,行人走在路上咯吱咯吱的声音,孩童堆雪人、打雪仗的嬉笑声,声声入耳。
「南方的雪」,比较少见,而且是那种轻轻柔柔,绵绵不断的姿态,雪花小巧玲珑,落地即化,一不留神,就仿佛雪花从未来过。曾见证了2020年12月29日,上海冬天的***场雪,灯光的照耀下,雪花晶莹剔透,很小的一片片,如精灵般缓缓起舞。
在《数学思维奇妙夜——函数篇》(贴链接)中,我们提到过雪地里的维度。我们不妨默认有个人在雪地里漫不经心地行走,两只脚无意识地朝前移动,就会在雪地里留下一串节奏很不错的脚印,出现的一个比较规整的图形。
图形中,有着在雪地里踩出来的,两行间隔相等的平行轨迹,「一行是左脚留下的,一行是右脚留下的」,而且更有趣的是,两只脚印并不会齐头并进,因为你不可能两只脚同时悬在空中,所以***可能出现的,就是左脚的脚印恰好落在右脚脚印间隙,右脚亦是如此。
我们来看一下,假如忽略脚印的长度和宽度,把每个脚印认为是一个点,由于运动方向一致,我们在很遥远的地方观察的时候,所看到的轨迹就近似为一条线,「这其实就是一维的线性函数」。
除了可以拓展至一元回归,其实还有个好玩儿的地方,这些脚印其实类似于装饰带,「那些花边大多是一个或多个外形沿着一条线以相同的间隔重复出现所形成的图案」。
有没有哪位小伙伴想起小时候的板报,还记得那些花边吗?
有些花边是一个或多个外形沿着一条线以相同的间隔重复出现所形成的图案。为了增加美观,通常用的是一些二维外形,但是从整体来看依然是近似排成一条又一条的线是不是?
那就和我们此处的脚印轨迹十分相近了。而且,还有个特殊之处,因为有左右脚的交替迈步,那么其实就会出现对称性。
再拓展一点,像这种装饰带似的,在大自然中十分多见,尤其是在某些动物的运动中,比如蜈蚣、毛毛虫、蛇、鳗鱼等的运动轨迹。
这,就是大自然的魅力!
参考文献:
1. 雪花里的数学, 蒋讯, 《数学文化》, 2012年第4期 (总第12期).
科学网-雪花里的数学:一,雪花研究史 - 蒋迅的博文
2. 雪花中的数学美——每一片雪花都有不同的故事
雪花中的数学美--每一片雪花都有不同的故事
3. 迷人的图形, 伊恩·斯图尔特, 中信出版集团·鹦鹉螺工作室, 2019-3出版