二十四节气与水的物态变化

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摘 要：物理学来源于自然，来源于生活，又为生活与社会服务，二十四节气就是我国人民长期观测太阳的运行，气温变化，降水变化，物候变化，自然景观的变化而逐步完成的。而自然景观的变化与气温和降水的变化有着本质的联系，水的物态变化又是诸多自然景观形成的原因。

关键词：二十四节气； 气温； 水； 物态变化

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2016）02-027-001

一、二十四节气的形成

二十四节气最早起源于中华民族历史文明的摇篮――黄河流域。远在春秋时代，那时还是典型的农耕社会，农业生产是维系整个社会存在和发展的根基。要搞好农业生产，自然就要掌握农时，把握自然气候变化的规律，以便在恶劣天气出现时提前做好应对之策，最大程度减少损失。因此，经过人们长时间的观察和探索，发现在一年当中有一天白天最长日影最短，也有一天白天最短日影最长，就把一年当中白天最长日影最短的这天定为夏至日，把一年当中白天最短日影最长的这天定为冬至日。从冬至日到夏至日，再从夏至日到冬至日，正好是一年，在从夏至日到冬至日这段时间里，有一天昼夜时间相等，同样在从冬至日到夏至日这段时间里，也有一天昼夜时间相等，所以就把这两天分别定为春分和秋分。“两至日”和“两分日”确立后，立春、立夏、立秋、立冬，表示春、夏、秋、冬四季的开始的四个节气也相继确定，这样四个“四立日”和“两至、两分日”恰好把一年分成八个基本相等的时间段，之后，到秦汉时期，黄河中下游地区的人们根据本区域历年来气候、天气、物候以及农业生产活动的规律和特征，先后补充确立了其余16个节气。分别是；雨水、惊蛰、清明、谷雨、小满、芒种、小暑、大暑、处暑、白露、寒露、霜降、小雪、大雪、小寒、大寒。至此，二十四节气逐步趋于完善。

二、二十四节气与气温和降水变化的关系

二十四节气反映气温变化的节气有立春、立夏、小暑、大暑、立秋、出署、立冬、小寒、大寒9个节气，他们反映了不同季节开始的气温变化，其中立春、立夏、立秋、立冬这一天对黄河中下游地区的气温影响最为明显。在一年当中从立春到大暑这十二个节气气温是上升的，从立秋到大寒这十二个节气气温是下降的。二十四节气反映降水的节气有雨水、谷雨、白露、寒露霜降、小雪、大雪7个节气。在黄河流域的我国大部分地区从雨水到小雪降水主要以降雨为主，从小雪到立春这段时间里降水主要以降雪为主。正是气温和降水的不同变化，才有了春夏秋冬的变化，才形成了不同地域不同季节的不同自然景观。

三、二十四节气中云、雨、雾、露、霜、雪、冰雹的形成原因及其物态变化

1.云的形成及其物态变化

形成的原因：地球上的水受到太阳光的照射之后，就变成水蒸气被蒸发到空气中去了。水蒸气随上升气流上升到高空遇到冷空气便液化成小水滴或凝华成小冰晶。这些小水滴或小冰晶都很小，它们又小又轻，被空气中上升的气流托在空中。就是这些小水滴或小冰晶在空中会聚成了云。（物态变化名称：液化或者凝华）

2.雨的形成及其物态变化

形成原因：要使云中的这些小水滴或小冰晶变成雨滴降到地面，它的体积大约要增大100多万倍。它主要依靠两个手段：其一是凝结和凝华增大。其二是依靠云滴的碰撞并增大。在雨滴形成的初期，云滴主要依靠不断吸收云体四周的水蒸气来使自己凝结和凝华。如果云体内的水蒸汽能源源不断得到供应和补充，使云滴表面经常处于过饱和状态，那么，这种凝结过程将会继续下去，使云滴不断增大，成为雨滴。但有时云内的水气含量有限，在同一块云里，水汽往往供不应求，这样就不可能使每个云滴都增大为较大的雨滴，有些较小的云滴只好归并到较大的云滴中去。如果云内出现水滴和冰晶共存的情况，那么，这种凝结和凝华增大过程将大大加快。当云中的云滴增大到一定程度时，由于大云滴的体积和重量不断增加，它们在下降过程中不仅能赶上那些速度较慢的小云滴，而且还会“吞并”更多的小云滴而使自己壮大起来。当大云滴越长越大，最后大到受到空气的浮力小于其自身重力时，便从云中直落到地面，在下落过程中冰晶由于受热不断熔化，到达地面时熔化成水，这就是我们常见的雨水。（物态变化名称：液化或熔化）

3.雾的形成及其物态变化

形成原因：雾是地面附近的水蒸气在上升时在空中遇到冷空气液化成的小水珠，这些小水珠悬浮在空气中，在地面附近称为雾。（物态变化名称：液化）

4.露的形成及其物态变化形成原因

在天气较热的时候，一天当中白天气温高，到夜晚气温降低，空气中的水蒸气在夜晚气温降低时液化为小水珠附着在树叶、禾苗、花草上，就形成了露。（物态变化名称：液化）

5.霜、雪的形成及其物态变化

霜的形成原因：霜是水气凝华而成的，当地表附近的温度骤然下降到0℃以下时，靠地面附近不多的水汽就会在夜晚气温下降时凝华成小冰晶凝结在草木、溪边、桥间、树叶、瓦砾和泥土上，形成细微的冰针，有的成为六角形的霜花。霜形成的条件，只能在晴天无风，且必须地面或地物的温度降到0℃以下，并且贴地层中空气中的水汽含量要达到一定程度。（物态变化名称：凝华）

雪形成的原因及条件：天空中运动的水汽要形成降雪必须具备两个条件：一个条件是水汽饱和，另一个条件是空气里必须有凝结核。当气温降低到0℃以下时，天空中上升的水汽遇冷凝华为小冰晶，这些小冰晶相互碰撞形成较大的冰晶，当冰晶所受的重力大于空气对它的浮力时，就会降落下来，形成雪降落地面。（物态变化名称：凝华）

6.冰雹的形成及其物态变化

形成原因：冰雹是体积较大的冰球，云中的水珠被上升气流带到气温低于0℃的高空，凝结为小冰珠，小冰珠在下落时，其外层受热熔化成水，并彼此结合，使冰珠越来越大，如果上升气流很强，就会再升入高空，在其表面形成一层冰壳，经过多次上下翻腾，能结合成较大的冰珠，当上升气流托不住它时，冰珠就落到地面上，形成冰雹（物态变化名称：凝固）。