二、闪电
世界上没有哪一种东西，可以比得上猛烈的雷电交作那样动人心魄。狂风暴雨鞭挞万物，雷霆无情地怒吼，枝状闪电则把天空照得一片明亮。
1．闪电是什么？
暴风云通常产生电荷，底层为阴电，顶层为阳电，而且还在地面产生阳电荷，如影随形地跟着云移动。阳电荷和阴电荷彼此相吸，但空气却不是良好的传导体。阳电奔向树木、山丘、高大建筑物的顶端甚至人体之上，企图和带有阴电的云层相遇；阴电荷枝状的触角则向下伸展，越向下伸越接近地面。最后阴阳电荷终于克服空气的阻碍而连接上。巨大的电流沿着一条传导气道从地面直向云涌去，产生出一道明亮夺目的闪光。一道闪电的长度可能只有数百千米，但最长可达数千米。
闪电的温度，从摄氏一万七千度至二万八千度不等，也就是等于太阳表面温度的3～5倍。闪电的极度高热使沿途空气剧烈膨胀。空气移动迅速，因此形成波浪并发出声音。闪电距离近，听到的就是尖锐的爆裂声；如果距离远，听到的则是隆隆声。你在看见闪电之后可以开动秒表，听到雷声后即把它按停，然后以3来除所得的秒数，即可大致知道闪电离你有几千米。
2．闪电的类型
曲折开叉的普通闪电称为枝状闪电。枝状闪电的通道如被风吹向两边，以致看来有几条平行的闪电时，则称为带状闪电。闪电的两枝如果看来同时到达地面，则称为叉状闪电。
闪电在云中阴阳电荷之间闪烁，而使全地区的天空一片光亮时，那便称为片状闪电。
未达到地面的闪电，也就是同一云层之中或两个云层之间的闪电，称为云间闪电。有时候这种横行的闪电会行走一段距离，在风暴的许多公里外降落地面，这就叫做“晴天霹雳”。
闪电的电力作用有时会在又高又尖的物体周围形成一道光环似的红光。通常在暴风雨中的海上，船只的桅杆周围可以看见一道火红的光，人们便借用海员守护神的名字，把这种闪电称为“圣艾尔摩之火”。
3．超级的闪电
超级闪电指的是那些威力比普通闪电大100多倍的稀有闪电。普通闪电产生的电力约为10亿瓦特，而超级闪电产生的电力则至少有1000亿瓦特，甚至可能达到万亿至100000亿瓦特。
纽芬兰的钟岛在1978年显然曾受到一次超级闪电的袭击，连13公里以外的房屋也被震得“格格”响，整个乡村的门窗都喷出蓝色火焰。
4．袭击的时间
就在你阅读这篇文章的时候，世界各地大约正有1800个雷电交作在进行中。它们每秒钟约发出600次闪电，其中有100次袭击地球。
闪电可将空气中的一部分氮变成氮化合物，借雨水冲下地面。一年当中，地球上每一公顷土地都可获得几公斤这种从高空来的免费肥料。
乌干达首都坎帕拉和印尼的爪哇岛，是最易受到闪电袭击的地方。据统计，爪哇岛有一年竟有300天发生闪电。而历史上最猛烈的闪电，则是1975年袭击津巴布韦乡村乌姆塔里附近一幢小屋的那一次，当时死了21个人。
5．谁受到袭击
闪电的受害者有2／3以上是在户外受到袭击。他们每3个人中有两个幸存。在闪电击死的人中，85％是男性，年龄大都在10岁至35岁之间。死者以在树下避雷雨的最多。
苏利文也许是遭闪电袭击的冠军。他是退休的森林管理员，曾被闪电击中7次。闪电曾经烫焦他的眉毛，烧着他的头发，灼伤他的肩膀，扯走他的鞋子，甚至把他抛到汽车外面。他轻描淡写地说：“闪电总是有办法找到我。”
6．防雷击须知
不要站在大树下。
不要让自己成为四周最高的物体。
放下所有的金属物件。不要骑自行车。
不要使用电话、水管或须接上插头的电器。
远离门、窗、暖气炉和炉灶、烟囱。
屋内最安全的地方，是楼下最大一个房间的中央。
最后，有一件事可以聊以自慰：等到你看见闪电时，它已经打不中你了。
7．闪电为什么是弯弯曲曲的？
大家都知道，带异性电的两块云接近时放出闪电，闪道中因高温使空气体积迅速膨胀、水滴汽化而发出强烈的爆炸声，这就是我们常说的“闪电雷鸣”。
闪电为什么总是弯弯曲曲的呢？
美国国家气象局的内泽特·赖德尔认为，每当暴风雨来临，雨点即能获得额外的电子。电子是带负电的，这些电子会追寻地面上的正电荷。额外的电子流出云层后，要碰撞别的电子，使别的电子也变成游离电子，因而产生了传导性轨迹。传导的轨迹会在空气中散布着的不规则形状的带电离子群中间跳跃着迂回延伸，而一般不会是直线。所以，闪电的轨迹总是蜿蜒曲折的。
8．闪电加重酸雨的腐蚀性
美国佐治亚州大学的地质学家布鲁斯·雷尔斯巴克在研究一场暴雨降水的酸度变化时发现，暴雨中的闪电会加速大气中酸的产生，使降水的酸度加大。
1996年，在佐治亚州东北部下了14场暴雨，雷尔斯巴克对每场暴雨都收集了降水试样，每隔90s就收集一次，共收集了132个降水试样。许多水样是他在听到雷声时收集的。经测试，这些水样的pH平均为3．63，比没有闪电和雷声时的水样pH平均为4．05的酸度要高。
火力发电站、机动车尾气排放的二氧化硫是产生酸雨的主要原因。当这些气体遇到臭氧和氢氧根离子一类有高度活性的物质时，就被氧化成三氧化硫，三氧化硫在下雨时与水结合就形成硫酸。此外，机动车尾气中排放的氮氧化物也能产生酸雨，因为它在被氧化后形成硝酸。大气中的硝酸和硫酸最终都以雨和雪的形式降落到地面。
雷尔斯巴克认为，雷雨时，雨水酸度变高可能是闪电增加了活性物质的产生，而这种活性物质正是氧化污染物质所需要的。比如，闪电可产生高含量的臭氧，而臭氧则是具有高度活性的氧化剂。
三、什么是空气质量指数？
可吸入颗粒物是指悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤10微米的颗粒物。
可吸入颗粒物的浓度以每立方米空气中可吸入颗粒物的毫克数表示。国家环保总局1996年颁布修订的《环境空气质量标准（GB3095－1996）》中将飘尘改称为可吸入颗粒物，作为正式大气环境质量标准。
颗粒物的直径越小，进入呼吸道的部位越深。10微米直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道，5微米直径的可进入呼吸道的深部，2微米以下的可100％深入到细支气管和肺泡。
总悬浮颗粒物是指漂浮在空气中的固态和液态颗粒物的总称，其粒径范围约为0．1～100微米。有些颗粒物因粒径大或颜色黑可以为肉眼所见，比如烟尘。有些则小到使用电子显微镜才可观察到。通常把粒径在10微米以下的颗粒物称为PM10，又称为可吸入颗粒物或飘尘。可吸入颗粒物（PM10）在环境空气中持续的时间很长，对人体健康和大气能见度影响都很大。一些颗粒物来自污染源的直接排放，比如烟囱与车辆。另一些则是由环境空气中硫的氧化物、氮氧化物、挥发性有机化合物及其他化合物互相作用形成的细小颗粒物，它们的化学和物理组成依地点、气候、一年中的季节不同而变化很大。可吸入颗粒物通常来自于在未铺沥青、水泥的路面上行使的机动车、材料的破碎碾磨处理过程以及被风扬起的尘土。
可吸入颗粒物被人吸入后，会累积在呼吸系统中，引发许多疾病。对粗颗粒物的暴露可侵害呼吸系统，诱发哮喘病。细颗粒物可能引发心脏病、肺病、呼吸道疾病，降低肺功能等。因此，对于老人、儿童和已患心肺病者等敏感人群，风险是较大的。另外，环境空气中的颗粒物还是降低能见度的主要原因，并会损坏建筑物表面。
空气污染指数（AirPollutionIndex，简称API）是一种反映和评价空气质量的方法，就是将常规监测的几种空气污染物的浓度简化成为单一的概念性数值形式、并分级表征空气质量状况与空气污染的程度，其结果简明直观，使用方便，适用于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。空气污染指数是根据环境空气质量标准和各项污染物对人体健康和生态环境的影响来确定污染指数的分级及相应的污染物浓度限值。我国目前采用的空气污染指数（API）分为五级，API值小于等于50，说明空气质量为优，相当于达到国家空气质量一级标准，符合自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护地区的空气质量要求。API值大于50且小于等于100，表明空气质量良好，相当于达到国家空气质量二级标准。API值大于100且小于等于200，表明空气质量为轻度污染，相当于达到国家空气质量三级标准；长期接触，易感人群病状有轻度加剧，健康人群出现刺激症状。API值大于200，表明空气质量较差，超过国家空气质量三级标准，一定时间接触后，对人体危害较大。
空气污染指数API范围及相应的空气质量类别
空气污染指数API空气质量类别空气质量描述对健康的影响
0～50Ⅰ优可正常活动。
51～100Ⅱ良可正常活动。
101～200Ⅲ轻度污染长期接触，易感人群有轻度加剧，健康人群出现刺激症状。
201～300Ⅳ中度污染一定时间接触，心脏病和肺病患者症状显著加剧，运动耐受力降低，健康人群中普遍出现症状。
>300Ⅴ重度污染健康人运动耐受力降低，有明显强烈症状，提前出现某些疾病。
四、人工降雨
1．如何人工降雨
把天上的水实实在在地降到地面上来，不让它白白跑过去，这就是人工降雨，但更为科学的称谓是人工增雨，有空中、地面作业两种方法。
空中作业是用飞机云中播撒催化剂。地面作业是利用高炮、火箭从地面上发射。炮弹在云中爆炸，把炮弹中的碘化银燃成烟剂撒在云中，火箭在到达云中高度以后，碘化银剂开始点燃，随着火箭的飞行，沿途拉烟播撒。飞机作业一般选择稳定性天气，才能确保安全。一般高炮、火箭作业较为广泛。
2．人工降雨的条件
人工降雨是要有充分的条件的。一般自然降水的产生，不仅需要一定的宏观天气条件，还需要满足云中的微物理条件，比如：0℃以上的暖云中要有大水滴；0℃以下的冷云中要有冰晶，没有这个条件，天气形势再好，云层条件再好，也不会下雨。然而，在自然的情况下，这种微物理条件有时就不具备；有时虽然具备但又不够充分。前者根本不会产生降水；后者则降雨很少。此时，如果人工向云中播撒人工冰核，使云中产生凝结或凝华的冰水转化过程，再借助水滴的自然碰并过程，就能使降雨产生或使雨量加大。催化剂在云中起的作用，打个不太确切的比方，就好像是盐卤点豆腐，使本来不会产生的降水得以产生，已经产生的降水强度增大。
3．人工降雨对人无害
人工降雨的原理是让积雨云中的水滴体积变大掉落下来，高炮人工降雨就是将含有碘化银的炮弹打入有大量积雨云的4000至5000米高空，碘化银在高空扩散，成为云中水滴的凝聚核，水滴在其周围迅速凝聚达到一定体积后降落。碘化银由炮弹输送到高空，就会扩散为肉眼都难以分辨的小颗粒。
和巨量的水滴相比，升上高空的碘化银只是沧海一粟，太多了不仅不会增雨反而会把积雨云“吓跑”，所以，在如此悬殊的情况下，人们绝不会感觉到碘化银的存在。
此外，炮弹弹片在高空爆炸后会化成不足30克，甚至只有两三克的碎屑降落地面，其所落区域都是在此之前实验和测算好了的无人区，不会对人体造成伤害，同时，人工降雨已有一段历史，技术较为成熟，所以对人工降雨人们不必心存疑虑。
运用云和降水物理学原理，通过向云中撒播催化剂（盐粉、干冰或碘化银等），使云滴或冰晶增大到一定程度，降落到地面，形成降水。又称人工增加降水。其原理是通过撒播催化剂，影响云的微物理过程，使在一定条件下本来不能自然降水的云，受激发而产生降水；也可使本来能自然降水的云，提高降水效率，增加降水量。撒播催化剂的方法有飞机在云中撒播、高射炮或火箭将碘化银炮弹射入云中爆炸和地面燃烧碘化银焰剂等。
由于自然降水过程和人工催化过程中的很多基本问题仍不很清楚，人工降水的理论和技术方法还处于探索和试验研究阶段。世界上先后约有80个国家和地区开展了这项试验，其中美国、澳大利亚、前苏联和中国等国的试验规模较大。中国一些经常发生干旱的省、区都开展了这项试验，其中有许多成功的例子。这对于增加降水，缓解干旱的威胁，起到了积极的作用。
俗话说：“天有不测风云”。然而，随着科学技术的不断发展，这种观点已成为过去。几千年来人类“布云行雨”的愿望，如今已成为现实。而首次实现人工降雨的科学家，就是杰出的美国物理化学家欧文·朗缪尔。欧文·朗缪尔，1881年1月31日生于美国纽约市布鲁克林。朗缪尔从小对自然科学和应用技术极感兴趣，他年轻时就有一个伟大的理想：实现人工降雨，使人类摆脱靠天吃饭的命运。朗缪尔十分理解干旱季节时农民盼雨的心情，面对农民求雨的目光，面对茫茫无际的蓝天，作为一名科学家他进行了理智而科学的探索，他经过深入地研究，终于搞清了其中的奥秘。
原来，地面上的水蒸气上升遇冷凝聚成团便是“云”。云中的微小冰点直径只有0．01毫米左右，能长时间地悬浮在空中，当它们遇到某些杂质粒子（称冰核）便可形成小冰晶，而一旦出现冰晶，水汽就会在冰晶表面迅速凝结，使小冰晶长成雪花，许多雪花粘在一起成为雪片，当雪片大到足够重时就从高空滚落下来，这就是降雪。若雪片在下落过程中碰撞云滴，云滴凝结在雪片上，便形成不透明的冰球称为雹。如果雪片下落到温度高于0℃的暖区就融化为水滴，下起雨来。但是，有云未必就下雨。这是因为云中冰核并不充沛，冰晶的数目太少了。当时，流行着一种观点：雨点是以尘埃的微粒为“冰”，若要下雨，空气中除有水蒸气外还必须有尘埃微粒。这种流行观点严重地束缚着人们对人工降雨的实验与研究。因为要在阴云密布的天气里扬起满天灰尘谈何容易。朗缪尔是个治学严谨、注重实践的科学家，他当时是纽约州斯克内克塔迪通用电气公司研究实验室的副主任，在他的实验室里保存有人造云，这就是充满在电冰箱里的水蒸气。朗缪尔想方设法，使冰箱中水蒸气与下雨前大气中水蒸气情况相同，他还不停地调整温度，加进各种尘埃进行实验。