“制造”一朵云

王元紅

“藍藍的天上白云飄，白百下面馬兒跑……”多美的景致??！如果只有藍天沒有白云就太單調了，那么我們就“制造”一朵白云吧。這可不是童話故事里的幻想，它早已成為現實。氣象學家們不僅制造了很多云，讓這些云裝點了藍天，更重要的是對人類了解大氣、研究大氣、影響或改變大氣發揮著巨大作用。用來造云的設備叫“云室”，或叫“云霧室”。

“造云”小史

1894年，正在劍橋大學讀研究生的查爾斯·威爾遜被安排在位于英國第一高峰的蘇格蘭本內維斯峰天文臺，從事一些研究工作。在此期間，威爾遜見到了一種奇景，陽光返照在云彩上非常壯美。這讓他萌發了一個念頭，要是能夠自己制造一朵云，那將是多么有趣的事情。于是威爾遜通過研究和嘗試，把自然界中的景象在實驗室里模擬了出來，并由此發明了云室。1912年，威爾遜又為云室增設了拍攝帶電粒子運動軌跡的照相設備，使云室成為研究射線的重要設備。威爾遜也因此成就榮獲了1927年諾貝爾物理學獎。

云室自從誕生就在很多研究領域逐步推廣開來?？灯疹D利用云室演示康普頓反沖電子的存在，證明了康普頓效應的正確性；安德遜利用云室從宇宙射線中發現正電子的存在；布萊克特等人利用云室做了關于電子和正電子同時產生和消失過程的可見演示。他們也都成為諾貝爾物理學獎獲得者，由此可見云室為后來的科學研究做出了巨大貢獻。

云室什么樣

云室到底是什么樣子的？這就要先思考一下，大自然中形成一朵云需要什么樣的氣象條件。

首先要有水汽，在大氣當中也叫霧，云和霧的存在狀態比較相似。因此，我們要在云室的周圍建造一套造霧系統，可以用高壓噴水的方式，也可以用蒸汽冷凝的方式，還可以用絕熱膨脹的方式。不管是哪種方式，在云室當中造霧是非常關鍵的。要形成云，光有水汽還不夠，還要調節大氣溫度。這也就是要有控溫系統，要根據需要，對整個云室里的溫度進行人為調控。

不同高度的大氣，氣壓是不同的。一般情況下，接近地球表面的大氣壓強比較大，遠離地球表面大氣壓強比較小，因此我們還需要一套壓力系統，在制造云朵的過程中對大氣的壓力進行改變。要讓大氣中的水變成雨滴，需要凝結核，減少或者增加凝結核，要根據試驗的需要來進行。最后再來一套空調系統，來重點調節大氣中凝結核的數量。

有了以上準備，造云基本上就沒問題了?？墒俏覀兊哪康牟⒉恢皇侵圃煲欢湓?，還要對云進行研究，所以還需要很多附屬的系統，例如觀察和測量系統、數據記錄和運算系統、圖形和表格輸出系統等等。這樣，整個云室就完整了。

云室有何用

云室有了，云也制造出來了，我們還可以通過光源來制造彩虹、晚霞等景象。但科學家們造云可不是為了欣賞，而是要應用到生產生活中去。利用云室不僅能造云，還能讓天上的云消散，或者讓真正的云下雨。這不正是人們所盼望的風調雨順嗎？

如果需要讓云中的水落到地上，就要在云里面播撒凝結核，使云中的水汽凝結成雨滴落到地面，也就是人工降雨。如果某個地方的降水太多了，要把云消掉，也可以播撒大量的凝結核。因為凝結核太多，水汽爭相搶凝結核，結果水汽團都沒有長大，也就形成不了雨滴，下不到地上，就達到了人工消雨的目的。到底播撒多少凝結核最合適呢？有地面上的天氣雷達，有天空中的氣象衛星來幫助我們了解大氣中的水汽含量，再加上試驗數據，就可以計算出準確的凝結核數量。