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农田里的气象故事:冰的功劳

发布时间:2019-03-25

小郭驾驶着手抉拖泣机,拖了满满一车粪,飞也似地奔向田间。过河时,水面上虽然已经结冰,但是冰层并不太 厚,透过破洞,还可看到流水。到底敢过不敢过?小郭正在踌躇间,后面走来一位老大爷。他是县里一中教物理的吴老师。吴老师理解小王的心情,走上冰去仔细看了看说:“小伙子开上过吧,没有问题!”接着就给小郭讲了一些关于冰的科学知识:

液体遇冷凝固时,体积一般都缩小;唯有水冷冻成冰时,体积却膨胀约10%。这是由于水是一种特殊的液体,它在4℃时的密度最大。只有温度在4℃以上时,它才遵循一股物体热胀冷缩的规律。隆冬季节,水缸冻裂,手脚冻伤,冻豆腐“千疮百孔”,都是由于水的这种冻结膨胀的特性而引起的。

別看冰的密度较小,却很结实。它的拉力强度每平方厘米为12—15公斤;压力强度每平方厘米为35—45公斤。因此,河流结冰5厘米厚就可以安全行人;江河湖海结冰20厘米以上,就是天然的运动场地;如果结冰厚至50厘米,大型汽车也能从冰上通过。

冰的种类很多,概括起来可分为三类:第一类是水成冰,包括河冰、湖冰、海冰以及地下冰;第二类是雪成冰, 它由雪堆积而成,所以也叫沉积冰;第三类是由一定高度的积雪经过融化而成的,叫做冰川冰。

冰比水轻,这给人类带来了不少好处。由于浮在水面上的冰,能使深层的水与严寒隔绝,江河湖海不会因为严寒而彻底冻结。所以,在冰层终年不消的北冰洋里,也是热闹非凡的鱼虾乐园。

公元前400多年前的我国古书(竹简)中就记载有“水上鱼”。钻冰捕鱼确实可以取得丰收。这是因为经过长期冰封,水中缺氧,如果突然在冰上打开一个窟窿,鱼类为了吸收新鲜空气,就纷纷浮上来,甚至有的还会迫不及待地跳到冰上面来。

在农业上最有意义的是地下冰;地下冰即冻土。冻土是岩石或土壤中的水分冻结形成的。冻土分多年冻土和季节冻土两种。多年冻土面枳约占全球陆地的五分之一,加上季节冻土,共有三分之一以上的陆地,或终年、或好几个月处于冰封状态。在季节冻土区,土壤冻结时,冰晶体扩大能使土层龟裂,空隙增大解冻后,土壤变得比较疏松,有利于空气流通和提高水分渗透性;冻结还能使下层水汽向上扩散,增加耕作层的水分贮存量。这对于北方十年九春旱地区的农业生产,是十分有利的。故有人把这种现象赞之为“自然耕耘”。

冰还具有一种奇特的作用,不论海水有多么苦涩,一旦冻结成冰,它就变成淡水了。这种结冰淡化海水的过程,受到人们的极大重视。我们知道,南极洲的冰山,集中了地球上大部分的淡水,如果使它们融化,全球整个海平面会陡然升高60米。人们早就想着用超级拖轮,把冰山拖运到缺水的地区,化沙漠为良田,这比现行的海水淡化要经济得多。

冰的妙用还有这样一个故事:在南极探险的某探险队, 不幸丢失了火种,一个聪明的队员,利用冰块琢磨成一块凸透境,将阳光聚焦,燃着引火物,重新获得了火种。

直至今天,住在格陵 兰和加拿大的爱斯基摩人,还是利用冰块叠砌房子,接缝的地方用残雪粘合起来。这种房屋里外透明,真像是一座“水晶宫”。 小王听完了吴老师这番有趣的讲解,髙兴地说: “冰的功劳真不小啊。谢谢吴老师! ”