人工降水,是根據(jù)不同云層的物理特性,選擇合適時(shí)機(jī),用飛機(jī)、火箭向云中播撒干冰、碘化銀、鹽粉等催化劑,使云層降水或增加降水量,以解除或緩解農(nóng)田干旱、增加水庫灌溉水量或供水能力,或增加發(fā)電水量等。中國最早的人工降雨試驗(yàn)是在1958年,吉林省這年夏季遭受到60年未遇的大旱,人工降雨獲得了成功。1987年在撲滅大興安嶺特大森林火災(zāi)中,人工降雨發(fā)揮了重要作用。
科學(xué)原理
運(yùn)用云和降水物理學(xué)原理,通過向云中撒播降雨劑(鹽粉、干冰或碘化銀等),使云滴或冰晶增大到一定程度,降落到地面,形成降水,又稱人工增加降水。撒播的方法有飛機(jī)在云中撒播、高射炮或火箭將碘化銀炮彈射入云中爆炸和地面燃燒碘化銀焰劑等。是人工影響天氣中進(jìn)行得最多的一項(xiàng)試驗(yàn)。
人工影響云的微物理過程,可以在一定條件下使本來不能自然降水的云受激發(fā)而降水,也可使那些水分供應(yīng)較多、往往能自然降水的云,提高降水效率而增加降水量。但不能自然降水的云能供應(yīng)的水分較少,因此人工催化的經(jīng)濟(jì)價(jià)值有限。
方式方法
冷云催化
在溫度低于0°C的冷云降水過程中,冰晶濃度起著重要的作用。根據(jù)降水粒子濃度的實(shí)測資料和理論估算,只有當(dāng)冰晶濃度達(dá)到1個(gè)/升或更高的量級時(shí),才有較高的降水效率。對因冰晶濃度不足、降水效率很低的自然云,若在其過冷卻部位播撒成冰催化劑,就可以增加冰晶濃度。每克干冰或碘化銀,可產(chǎn)生1012個(gè)以上的冰晶,若用幾百克,就可以使幾十立方公里云體的冰晶濃度達(dá)10個(gè)/升。這些人工冰晶通過伯杰龍過程迅速增長,促進(jìn)冷云降水過程,使降水量增加。一些比較嚴(yán)格試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)分析表明,冷云催化可以增加降水量10~20%。如果人工冰晶的濃度很大,則形成的雪晶的平均尺度較小,它們從云中下落到地面的時(shí)間較長,在氣流的作用下,會落到下風(fēng)方向更遠(yuǎn)的地方而改變降水的分布。
冷云催化的溫度條件:人工降水的效果同云的自然條件有密切關(guān)系。就冷云催化而言,云中的溫度條件十分重要。就整個(gè)云體而言,云頂溫度一般最低,常將它作為估計(jì)云中自然冰晶濃度的參數(shù)。當(dāng)云頂溫度低到一定程度時(shí),云中常會形成大量冰晶,這時(shí)用人工方法增加冰晶,效果就不顯著。反過來,云頂溫度如果太高,碘化銀等催化劑的成冰能力就太低,也不利于人工催化。所以對冷云催化法增加降水來說,云頂溫度不宜太高或太低。一些地形云和積云的人工降水試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析表明,當(dāng)云頂溫度處于-10~-25°C時(shí),人工降水的效果比較明顯。這一最適宜的溫度區(qū)間,稱為播云溫度窗。鑒于降水過程的復(fù)雜性,采用不同催化技術(shù)時(shí),必須研究各類云中最有利的溫度條件或其他條件。
暖云催化
在溫度高于0°C的暖云里,降水主要在云滴碰并過程中得到發(fā)展。云滴越大,碰并增長就越快。計(jì)算表明,當(dāng)云滴半徑超過0.04毫米時(shí),就可以迅速碰并而長成雨滴。在那種大云滴的濃度不足的自然云中,播撒大量半徑大于0.04毫米的水滴,就能夠促進(jìn)降水過程。計(jì)算表明,每克水可以形成約幾百萬個(gè)大云滴,要催化10立方公里的云體,則需要幾噸水。若往云中播撒一定大小的吸濕性物質(zhì)顆?;蛘呷芤旱?,它們能在云中吸濕而迅速長成大云滴,這樣所需的催化劑量,就用不到水的十分之一。
除了播云以外,法國和蘇聯(lián)有人試驗(yàn)在地面加熱,造成人工上升氣流的方法,試圖在一定氣象條件下激發(fā)或增加降水。美國有人設(shè)想利用瀝青或碳黑吸收太陽輻射,提高局地空氣的溫度,促進(jìn)云的發(fā)展以增加降水。中國有人研究過爆炸對降水的影響。這些人工降水方法的研究,都還處在探索的階段。
動(dòng)力催化
通過冷云催化使云中產(chǎn)生大量冰晶,所釋放的潛熱將改變積云的宏觀動(dòng)力過程而增加降水。它是60年代在人工降水試驗(yàn)方面的一項(xiàng)進(jìn)展。積云中上升氣流的速度,主要決定于云內(nèi)外溫差造成的浮力。在發(fā)展旺盛的積云內(nèi),存在著大量過冷水滴。在這種云中播撒大量的成冰催化劑時(shí),能使過冷水滴凍結(jié)而釋放潛熱,水汽在冰粒表面凝華時(shí)也釋放潛熱。估計(jì)這兩種潛熱足以使云中局部溫度升高0.5°C左右,這將加大浮力而促使某些積云的上升氣流速度增大,云體擴(kuò)展,生命期延長,結(jié)果使進(jìn)入云體的水分總量增大而增加降水量。雖然動(dòng)力催化同一般冷云催化所用的催化劑一樣,但著眼點(diǎn)不同,動(dòng)力催化所用的催化劑量必須大大增加,才可能收效。積云動(dòng)力催化在50年代曾作過初步的嘗試,但周密設(shè)計(jì)的積云動(dòng)力催化試驗(yàn),直到1963年才開始。J.辛普森在美國佛羅里達(dá)州所做的隨機(jī)試驗(yàn)表明,催化后積云的云頂平均增高1.6公里,平均雨量增加1.7倍。他指出,催化后云頂增高量同大氣層結(jié)(見大氣靜力穩(wěn)定度)有密切的關(guān)系。在其他國家和地區(qū),也作過類似試驗(yàn),但效果不一。有人對整個(gè)地區(qū)積云群體進(jìn)行過動(dòng)力催化的隨機(jī)試驗(yàn),初步結(jié)果表明有增雨的效果。
常用催化劑
干冰是二氧化碳的凝結(jié)固態(tài)。干冰的溫度是攝氏的負(fù)78.5度,因此在保持物體維持冷凍或低溫狀態(tài)下非常有用。干冰能夠急速的冷凍物體和降低溫度并且可以用隔離手套來做配置。干冰已經(jīng)被廣泛的使用在許多層面了,干冰在增溫時(shí)是由固態(tài)直接升華為氣態(tài),直接轉(zhuǎn)化為氣體而省略掉轉(zhuǎn)為液態(tài)的程序,因此其相變并不會產(chǎn)生液體,也因此稱它做“干冰”。要將二氧化碳變成液態(tài),就必須加大壓強(qiáng)至5.1大氣壓才會出現(xiàn)液態(tài)二氧化碳。
制造人造雨:利用飛機(jī)將干冰灑在云上,云中的小水滴就會被凍結(jié)成許多小冰晶,促使更多的水蒸氣凝結(jié)在上面,化為雨滴,降落到地面。
制造云霧:由于干冰的溫度很低,升華后低溫的二氧化碳?xì)怏w碰到空氣后,可以使空氣中的水蒸氣凝結(jié)成小水滴,所以有白汽出現(xiàn),所以舞臺表演上,常使用干冰來制造云霧般的特殊效果。
冷凍劑:由于二氧化碳比空氣重,干冰升華后仍可包覆在冷凍的物品上,能夠維持較好的冷凍效果,尤其是在空運(yùn)需要特別冷凍的物品,往往都使用它。
碘化銀
碘化銀(AgI)為碘和銀的化合物,黃色粉末(558度~),見光分解,并大量吸熱,先變灰后變黑,不溶于水和氨水,用于照相術(shù)和人工降雨的晶核。
費(fèi)用昂貴
一種是用飛機(jī)把干冰等冷卻劑撒播到云中,使云內(nèi)溫度顯著下降,細(xì)小的水滴冰晶迅速增多加大,迫使它下降形成降水。而另一種是利用火箭、炮彈把化學(xué)藥劑打向高空,轟擊云層產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波,使云滴與云滴發(fā)生碰撞,合并增大成雨滴降落下來。
兩種增雨方式成本不一樣,選擇火箭炮轟擊主要從節(jié)約成本出發(fā),因?yàn)橐淮物w機(jī)播撒成本高達(dá)幾百萬元。
上海首次施行人工增雨的初步預(yù)算中寫道,實(shí)施一次人工增雨需要470萬元,其中僅僅直接作用于云層的催化劑一次就需要40萬元。當(dāng)然這份等待批準(zhǔn)的預(yù)算中不僅有飛機(jī)租用費(fèi)、播撒設(shè)備等硬件費(fèi)用,還包括地面監(jiān)測費(fèi)用、人力資源費(fèi)用等幾十項(xiàng)。
人工增雨所用的火箭彈一枚的價(jià)值在4000元左右,用于使用的人工增雨火箭發(fā)射架價(jià)值在20萬元左右?;鸺龔棇儆谲娀穑瑥倪\(yùn)輸費(fèi)、押送費(fèi)、保管費(fèi)、發(fā)射費(fèi)等都是一筆不小的開支。還有那么多工作人員背后默默地付出不能不算,每次都要發(fā)射探空氣球,而且還要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,這些間接投入不好算,也算不清。
另據(jù)江蘇省一份《人工影響天氣作業(yè)表》顯示,2000年到2004年,全省共發(fā)射增雨火箭872枚,增雨17.5億立方米。其中2004年已發(fā)射106枚,增雨1.1億立方米。而人工增雨還需要GPS定位系統(tǒng)等多種設(shè)備及其他費(fèi)用,所以成本比較昂貴,但投入產(chǎn)出比還是比較劃算的。
根據(jù)世界公認(rèn)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),人工增雨投入產(chǎn)出比普遍都在1∶5以上,比較高的地區(qū)能達(dá)到1∶30。
而且無論是緩解電荒,或是除旱減災(zāi),人工增雨對經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益是顯而易見的。
模擬數(shù)值
用數(shù)學(xué)物理方程組描述和計(jì)算成云降水過程和人工催化過程,通過數(shù)值計(jì)算方法模擬不同條件下各種催化技術(shù)的人工影響過程,以研究催化的原理、技術(shù)和效果。由于云和降水的自然變率很大,外場試驗(yàn)的研究周期很長,花費(fèi)很大,一個(gè)嚴(yán)格設(shè)計(jì)的試驗(yàn)(某種催化程序、技術(shù)等),一般需進(jìn)行幾年才能對其效果作出估價(jià)。如果要比較不同催化技術(shù)的效果,選擇最佳的試驗(yàn)設(shè)計(jì),就需要更長的時(shí)間。因此用數(shù)值模擬方法為實(shí)際試驗(yàn)和理論研究提供依據(jù),就顯得十分重要。60年代辛普森用積云數(shù)值模擬,計(jì)算了自然云的發(fā)展高度,并假定動(dòng)力催化使云中水滴在比自然過程更高的溫度下凍結(jié),釋放潛熱,從而計(jì)算出催化后的積云發(fā)展高度。試驗(yàn)的實(shí)測結(jié)果同模式計(jì)算相當(dāng)一致。這就為動(dòng)力催化的原理和試驗(yàn)云的選擇,提供了科學(xué)依據(jù)。隨著電子計(jì)算機(jī)的普及,各國針對各種人工降水試驗(yàn),進(jìn)行了很多數(shù)值模擬。它們雖然對實(shí)際過程都作了較大的簡化,具有不同方面的局限性,但同外場試驗(yàn)相結(jié)合,能縮短估價(jià)人工降水效果的試驗(yàn)周期,從而成為人工降水試驗(yàn)研究的一個(gè)重要組成部分。
效果檢驗(yàn)
一般在自然云已經(jīng)降水或者接近于降水的條件下,人工降水的方法才能發(fā)揮作用。由于降水的自然變率很大,人工增加降水量的幅度較小,如何估價(jià)人工降水的效果就顯得十分困難。人工催化增加的降水量,是催化后的實(shí)際降水量和不經(jīng)催化的自然可能降水量之差。實(shí)際降水量可以測定,但能否正確估價(jià)自然可能降水量,就成了效果檢驗(yàn)的關(guān)鍵。在對降水的物理規(guī)律認(rèn)識不足的情況下,主要依靠統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法對自然可能降水量作出估價(jià)。初期的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法,多數(shù)采用回歸統(tǒng)計(jì)法,在人工催化目標(biāo)區(qū)附近選擇一個(gè)不受催化影響的地區(qū)作為對比,用歷史資料建立目標(biāo)區(qū)和對比區(qū)降水量的回歸方程。把人工降水試驗(yàn)期間對比區(qū)的降水量代入回歸方程,求出目標(biāo)區(qū)的自然可能降水量,再與目標(biāo)區(qū)實(shí)測降水量對比,就可估價(jià)人工降水的效果。采用這種方法對于同一次試驗(yàn),選用不同的對比區(qū)或者不同年限的歷史資料作對比,得出的結(jié)果,可能出入很大,所以這種方法的可信度不高。一般認(rèn)為隨機(jī)試驗(yàn)可以避免主觀的偏差得到統(tǒng)計(jì)學(xué)上的可信估價(jià)。隨機(jī)試驗(yàn)是把適合于人工降水的試驗(yàn)機(jī)會(試驗(yàn)單元)按照隨機(jī)規(guī)則(例如抽簽)分成兩組:一組催化并觀測,另一組不催化只觀測,作對比。當(dāng)試驗(yàn)單元足夠多時(shí),隨機(jī)決定的兩組試驗(yàn)單元的自然條件應(yīng)該只有極小的系統(tǒng)性差別,而兩組試驗(yàn)實(shí)測降水量的系統(tǒng)性差異,就可以歸之為人工催化的結(jié)果。判斷催化效果,存在著成功和失敗的可能性,當(dāng)判斷催化有效而實(shí)際無效時(shí),常以顯著度水平來表示這種可能性。顯著度水平越小,判斷催化有效的可信度越高。在人工降水試驗(yàn)中,一般要求顯著度水平小于5%,即可信度大于95%。
人工降水的效果受云和其他條件所制約。在某種條件下可能有顯著的正效果,在另一種條件下可能無效甚至出現(xiàn)負(fù)效果。不分條件籠統(tǒng)地進(jìn)行統(tǒng)計(jì),分析得出的效果往往不顯著。把試驗(yàn)單元按照某種指標(biāo)分成幾類分別統(tǒng)計(jì),有時(shí)就能得出比較顯著的結(jié)果。例如在冷云催化試驗(yàn)中按云頂溫度分類,統(tǒng)計(jì)得出,在一定溫度區(qū)間里有比較顯著的效果。
人工降雨
從人工降水研究來說,僅對降水增量作出估價(jià)是不夠的,必須對整個(gè)物理過程的各個(gè)環(huán)節(jié)都有確切的了解。如催化劑在云中指定部位是否達(dá)到了一定的濃度,冰晶或大滴的濃度是否明顯增加等。觀測和統(tǒng)計(jì)這些宏觀和微觀特征量的變化,可從物理過程上分析人工催化的效果。這種觀測檢驗(yàn),稱為人工降水效果的物理檢驗(yàn)。如在冷云試驗(yàn)中觀測到催化后冰晶濃度增大,過冷水滴減少,說明人工催化對云的微物理過程已起到作用。一般認(rèn)為,人工降水的科學(xué)試驗(yàn),必須根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)的要求,嚴(yán)格按照預(yù)定的設(shè)計(jì)進(jìn)行長時(shí)間的試驗(yàn),同時(shí)對自然降水過程和人工催化過程,進(jìn)行細(xì)致的野外探測和數(shù)值模擬,才能使試驗(yàn)具有比較堅(jiān)實(shí)的物理基礎(chǔ)和統(tǒng)計(jì)的可信度。
由于水資源對國民經(jīng)濟(jì)的重要性,人工降水試驗(yàn)作為開發(fā)水資源的一種潛在手段,受到廣泛的重視。世界上先后有大約八十個(gè)國家和地區(qū)開展了這項(xiàng)試驗(yàn),其中以美國、澳大利亞、中國和前蘇聯(lián)等國的試驗(yàn)規(guī)模較大。1958年以后,中國北方各省,曾用飛機(jī)向大范圍層狀云中播撒干冰或碘化銀等成冰催化劑,試圖增加冬季和春季的降水量;中國南方各省,也曾用飛機(jī)或高射炮向積狀云內(nèi)播撒鹽粉或碘化銀等催化劑,以期增加夏旱時(shí)期的降水量。但自然降水過程和人工催化過程中的很多基本問題,仍不很清楚,人工降水的效果檢驗(yàn)還有很多困難。
發(fā)展歷程
古代巫術(shù)
早在遠(yuǎn)古時(shí)代,我們的祖先就幻想著掌握呼風(fēng)喚雨的本領(lǐng)。刀耕火種的初民,跪在赤熱的陽光下祈求雨水;巫師們?yōu)榱饲笥晔贡M了花招,有時(shí)戴上面具手舞足蹈,有時(shí)放開喉嚨咿呀歌唱;他們還常常向冥冥中的神靈祭獻(xiàn)牛羊牲靈,有時(shí)甚至祭獻(xiàn)活人。巫師們用葦管向空中吹噴水珠,希望這種象征性的雨滴可以帶來豐沛的雨水。美洲的印第安人在籬笆上掛上干癟的蛇尸求雨,東方人跳龍舞,西方人做祈禱;但無情的干旱卻一次次地使他們的希望和田地里的禾苗一起枯萎。
后來,求雨的花樣不斷翻新。有人鳴槍,有人爆破,還有人燃點(diǎn)化學(xué)物質(zhì),相信這類化合物的煙霧可能引來雨水。這些求雨者中也有個(gè)別幸運(yùn)兒,偶然的巧合使他們的法術(shù)名噪一時(shí)。美國歷史上曾有一個(gè)求雨者,機(jī)會趕得巧,頗有幾次“靈驗(yàn)”,但弄巧成拙,幾乎因此罹禍身亡。當(dāng)時(shí)加利福尼亞州南部降雨達(dá)51厘米,大水吞沒土地,人畜死傷無數(shù),損失達(dá)數(shù)百萬美元。愚昧的村民怨天尤人,指控這個(gè)求雨者施行法術(shù)招來大禍。
現(xiàn)代技術(shù)
由于自然降水過程和人工催化過程中的很多基本問題仍不很清楚,人工降水的理論和技術(shù)方法還處于探索和試驗(yàn)研究階段。世界上先后約有80個(gè)國家和地區(qū)開展了這項(xiàng)試驗(yàn),其中美國、澳大利亞、前蘇聯(lián)和我國等國的試驗(yàn)規(guī)模較大。我國一些經(jīng)常發(fā)生干旱的省、區(qū)都積極開展了人工降雨技術(shù)的試驗(yàn)研究和推廣應(yīng)用,由于技術(shù)趨于成熟,人工降雨已成為抗旱的重要手段。
發(fā)明故事
直到1948年,人們才真正發(fā)現(xiàn)了科學(xué)的人工降雨方法。這一年,美國通用電氣公司的科學(xué)家文森特謝福經(jīng)過長期的探索,在一次實(shí)驗(yàn)中偶然地找到了人工降雨的關(guān)鍵,解決了千百年沒有解決的課題,成為科學(xué)史上的一段佳話。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,人們逐漸了解了下雨的來龍去脈。水汽從海洋和湖泊的水面上升騰成為空氣的一部分,然后形成云朵,雨水或雪片就從云中降下來。但是,水汽究竟怎樣凝聚成雨滴,長期以來始終不甚了然。后來,約翰愛特金證明,水汽是積聚在灰塵等細(xì)小微粒周圍形成水滴或冰晶的。這些微塵十分細(xì)小,肉眼根本無法覺察,但如果沒有這些微塵,盡管空氣中有足夠的水汽,卻不可能形成一滴雨水。
第二次世界大戰(zhàn)期間,通用電氣公司聘請愛爾文蘭格繆爾博士研究飛機(jī)機(jī)翼在穿過云層時(shí)結(jié)冰的課題。年青的謝福正是蘭格繆爾博士的助手。他們接受任務(wù)后,就動(dòng)身到美國東北部的新罕布什爾州去,那里的山峰終年積雪,雪暴頻繁,寒風(fēng)凜冽。
謝福和蘭格繆爾整日在山間的嚴(yán)寒空氣中工作。他們逐漸發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象:雖然氣溫常常在零攝氏度以下,但在他們周圍和腳下繚繞的云朵之中,卻并沒有形成一粒冰晶。這個(gè)奇異的現(xiàn)象,深深留在謝福的腦海里。大戰(zhàn)結(jié)束后,謝福制造了一臺小機(jī)器,它能產(chǎn)生寒冷的濕空氣。和新罕布什爾州山區(qū)云層中的空氣十分相象。
謝福推測冷空氣中不能形成冰晶可能是因?yàn)槿鄙偃鐞厶亟鹛岬竭^的結(jié)晶中心。謝福往他的小機(jī)器里呼一大口氣,然后開始冷卻,再往冷空氣中投放一點(diǎn)點(diǎn)粉末,比如面粉、糖粉等等。謝福耐心地做了幾個(gè)月實(shí)驗(yàn),往機(jī)器里扔進(jìn)去各種他能夠想得出來的各種各樣的粉末,但是竟然沒有一種物質(zhì)可以形成雪花或雨珠凝結(jié)的中心。
1948年7月里的一個(gè)上午,炎日當(dāng)空。謝福繼續(xù)耐心地往冷空氣里一次次地扔進(jìn)各種粉末,仍然沒有結(jié)果。這時(shí),謝福的一個(gè)朋友邀清他去吃飯。謝福筋疲力盡,很樂意借此休息一下。臨走,他把制冷器蓋好,口朝上,使較重的冷空氣沉到底部.不致逃逸出來。
謝福匆匆吃完午飯,心里還惦記著機(jī)器中的冷空氣。他回到制冷機(jī)旁,一看溫度計(jì),已經(jīng)上升到冰點(diǎn)以上了,不禁有些懊惱。幾個(gè)月來,他專心致志地做實(shí)驗(yàn),竟沒有注意到盛夏已經(jīng)不知不覺快要到了。謝福心想,大熱天做冷凍實(shí)驗(yàn),以后可得多留神些。今天的實(shí)驗(yàn)怎么辦呢?他把蓋子蓋緊,耐心地等著制冷機(jī)重新使空氣降溫。謝福注視著緩緩下降的水銀柱,心里著急,他轉(zhuǎn)身找到一點(diǎn)干冰,想用來加快空氣降溫的過程。
謝福打開制冷機(jī)的蓋子,把冒著白汽的干冰扔進(jìn)去。這時(shí),他又往制冷器里長長吐了一口氣。突然感到眼前一片銀色的光芒在閃爍,在射進(jìn)制冷機(jī)的一束金色陽光里,他看見了無數(shù)晶瑩的銀色晶體在滾動(dòng)。謝福立刻明白了,這正是他夢寐以求的冰晶。經(jīng)過無數(shù)次失敗,他竟然在偶然的一揮手之間成功了。謝福連忙叫來助手,他往制冷器里長長地吐了一口氣,同時(shí)又扔進(jìn)一大把干冰。這時(shí)立刻出現(xiàn)了一片銀光燦爛的小冰晶,緩緩地落下去,仿佛一層美麗的白色絨毛——人造雪的實(shí)驗(yàn)成功了。
謝福想,既然能在實(shí)驗(yàn)室中制造雪花,為什么不在田野上的云朵中去試試呢?他決定在飛機(jī)上裝一架噴撒干冰的裝置,飛上天試試看。
11月里寒冷的一天,謝福和蘭格繆爾看見天邊出現(xiàn)了一片云。謝福立刻登上飛機(jī)。他知道很可能要飛許久才能找到適于播撒干冰的云層。這是一種體積碩大的灰色云朵,里面飽含著水汽。謝福選好時(shí)機(jī),開動(dòng)了機(jī)器,干冰象一條拖曳的飄帶落在云朵中。噴撒了一半,干冰使周圍氣溫降低,竟使飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)也熄了火。謝福急中生智,把剩下的干冰立刻從機(jī)艙窗口統(tǒng)統(tǒng)扔到下面的云層中。
在地面上等待的蘭格繆爾博士仰望著從云端飄然而下的潔白的雪花,萬分激動(dòng),謝福從飛機(jī)上走下來時(shí),渾身凍得發(fā)青,蘭格繆爾歡呼著跑過去迎接他,欣喜地喊道:“你創(chuàng)造了歷史上的奇跡!”謝福的實(shí)驗(yàn)確實(shí)在人類影響天氣的歷史上揭開了新的一頁。從此,牧場、田野和山區(qū)的上空,時(shí)常飛翔著科學(xué)家的飛機(jī),他們在云層中傾撒干冰,讓晶亮的雨滴滋潤干渴的植物的根須。
謝福發(fā)現(xiàn)了用冷凍的方法可以形成人造雨之后,就不再去苦心尋求可以形成水滴中心的物質(zhì)了。但是,通用電氣公司的另一位青年科學(xué)家伯納德馮尼古特卻不滿足謝福的結(jié)論。正象當(dāng)初年青的謝福有志于探索未知事物一樣。他相信愛特金關(guān)于雨滴中心有微細(xì)顆粒的結(jié)論是有根據(jù)的。他查閱了大量資料,希望找到一種體積和形狀都適于形成水珠或冰晶中心的化學(xué)物質(zhì)。馮尼古特最終選定了碘化銀。他采用燃燒后得到的極細(xì)的粉末,希望撒播在云層中后形成雪花。
馮尼古特采用地面發(fā)射裝置把碘比銀發(fā)射到云層中,耐心地等待著。不料卻毫無動(dòng)靜。馮尼古特百思不得其解,前去請教一位化學(xué)家。他們很快發(fā)現(xiàn)了原因,原來馮尼古特使用的碘化銀不夠純凈。他很快換了新的碘化銀,射入云層之后,果然紛紛揚(yáng)揚(yáng)飄下了潔白的雪花。
碘化銀催雨劑一經(jīng)使用,很快獲得了比干冰更為廣泛的應(yīng)用;因?yàn)榈饣y很容易從地面上用簡單的裝置發(fā)射到云層中,不象使用干冰那樣麻煩。使用干冰有時(shí)還有些危險(xiǎn)。有幾次巨大的干冰塊直墜屋頂,鑿成大洞,引起一片恐慌。
在成功的事實(shí)面前,最保守的人也承認(rèn),現(xiàn)代的人工降雨是控制天氣的一大進(jìn)展。今天,耕云播雨已經(jīng)不是神話。謝福和馮尼古特的發(fā)明,給苦于干旱的人們帶來了福音。他們勤于觀察、勤于思索、鍥而不舍的探索精神,也將被人們長久地傳頌。
費(fèi)用成本
根據(jù)世界公認(rèn)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),人工增雨投入產(chǎn)出比普遍都在1:5以上,比較高的地區(qū)能達(dá)到1:30。