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关于风产生机理的疑问
但有意思的是,图片标题虽然指称这是飓风,但是我们知道“风”是肉眼看不见的,而在这幅图片上我们所看见的分明是大量的凝聚态的水(云滴、雾滴或冰晶),何以称之为“风”?
我们要问这是不是水蒸汽在高空凝结,体积急剧缩小而对大气作功的结果?如果不是水蒸汽在高空凝结容积急剧缩小而对大气做功形成很大的负压,龙卷风怎么能够将地面的物体(水)提升高空?
众所周知,飓风等有巨大的能量,而它们的中心有大量凝聚态的水存在。我们不禁要问是“风带水”,还是水蒸汽凝结产生的风?为什么只在大气对流层出现这样的奇观?水蒸汽在期间的作用几何?
有文献[曹鸿兴,“大气热力学的若干新发展”,《应用气象学报》,Vol.16, No.4, 2005: 554-560]总结认为飓风和龙卷风是耗散结构,其观点显然是正确的。但这里认为,正是由于地气系统这样一个时空有序结构的存在,才为其生成创造了条件。
事实上,如果忽略某些不确定因素,地气系统是一个高度有序的耗散结构,可以视为一个热机。它以太阳能为能源,以地气系统为高温热源,以宇宙空间为低温热源,以水蒸汽为工质,通过热辐射将水蒸汽的潜热释放到宇宙空间,水蒸汽凝结的容积缩小从而完成对大气的作功过程(即以风能为输出产品),实现“热能动力循环”。
宇宙空间这一低温热源是地气系统这一耗散结构出现负熵流的关键。
图1 飓风迪安图片(美国宇航局NASA)
图2 美国佛罗里达州海岸出现“双龙吸水”
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