霜的形成原因

　　自然科學(xué)是研究無機(jī)自然界和包括人的生物屬性在內(nèi)的有機(jī)自然界的各門科學(xué)的總稱。

　　認(rèn)識(shí)的對(duì)象是整個(gè)自然界，即自然界物質(zhì)的各種類型、狀態(tài)、屬性及運(yùn)動(dòng)形式。認(rèn)識(shí)的任務(wù)在于揭示自然界發(fā)生的現(xiàn)象以及自然現(xiàn)象發(fā)生過程的實(shí)質(zhì)，進(jìn)而把握這些現(xiàn)象和過程的規(guī)律性，以便解讀它們，并預(yù)見新的現(xiàn)象和過程，為在社會(huì)實(shí)踐中合理而有目的地利用自然界的規(guī)律開辟各種可能的途徑。

　　自然科學(xué)的根本目的在于發(fā)現(xiàn)自然現(xiàn)象背后的規(guī)律。

　　自然科學(xué)認(rèn)為超自然的、隨意的和自相矛盾的現(xiàn)象是不存在的。自然科學(xué)的最重要的兩個(gè)支柱是觀察和邏輯推理。

　　由對(duì)自然的觀察和邏輯推理自然科學(xué)可以引導(dǎo)出大自然中的規(guī)律。假如觀察的現(xiàn)象與規(guī)律的預(yù)言不同，那么要么是因?yàn)橛^察中有錯(cuò)誤，要么是因?yàn)橹链藶橹贡徽J(rèn)為是正確的規(guī)律是錯(cuò)誤的，超自然因素是不存在的。順著傳統(tǒng)用法，自然科學(xué)可被理解為生物科學(xué)(涉及生物學(xué)程序)，并以區(qū)辨物理科學(xué)(涉及宇宙的物理及化學(xué)法則)及化學(xué)科學(xué)。

　　在寒冷季節(jié)的清晨，草葉上、土塊上常常會(huì)覆蓋著一層霜的結(jié)晶。它們?cè)诔跎鸬年?yáng)光照耀下閃閃發(fā)光，待太陽(yáng)升高后就融化了。人們常常把這種現(xiàn)象叫"下霜"。翻翻日歷，每年10月下旬，總有"霜降"這個(gè)節(jié)氣。我們看到過降雪，也看到過降雨，可是誰(shuí)也沒有看到過降霜。其實(shí)，霜不是從天空降下來的，而是在近地面層的空氣里形成的。

　　霜是一種白色的冰晶，多形成于夜間。少數(shù)情況下，在日落以前太陽(yáng)斜照的時(shí)候也能開始形成。通常，日出后不久霜就融化了。但是在天氣嚴(yán)寒的時(shí)候或者在背陰的地方，霜也能終日不消。

　　霜本身對(duì)植物既沒有害處，也沒有益處。通常人們所說的"霜害"，實(shí)際上是在形成霜的同時(shí)產(chǎn)生的"凍害"。

　　霜的形成不僅和當(dāng)時(shí)的天氣條件有關(guān)，而且與所附著的物體的屬性也有關(guān)。當(dāng)物體表面的溫度很低，而物體表面附近的空氣溫度卻比較高，那么在空氣和物體表面之間有一個(gè)溫度差，如果物體表面與空氣之間的溫度差主要是由物體表面輻射冷卻造成的，則在較暖的空氣和較冷的物體表面相接觸時(shí)空氣就會(huì)冷卻，達(dá)到水汽過飽和的時(shí)候多余的水汽就會(huì)析出。如果溫度在0°C以下，則多余的水汽就在物體表面上凝華為冰晶，這就是霜。因此霜總是在有利于物體表面輻射冷卻的天氣條件下形成。

　　另外，云對(duì)地面物體夜間的輻射冷卻是有妨礙的，天空有云不利于霜的形成，因此，霜大都出現(xiàn)在晴朗的夜晚，也就是地面輻射冷卻強(qiáng)烈的時(shí)候。

　　此外，風(fēng)對(duì)于霜的形成也有影響。有微風(fēng)的時(shí)候，空氣緩慢地流過冷物體表面，不斷地供應(yīng)著水汽，有利于霜的形成。但是，風(fēng)大的時(shí)候，由于空氣流動(dòng)得很快，接觸冷物體表面的時(shí)間太短，同時(shí)風(fēng)大的時(shí)候，上下層的空氣容易互相混合，不利于溫度降低，從而也會(huì)妨礙霜的形成。大致說來，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到3級(jí)或3級(jí)以上時(shí)，霜就不容易形成了。

　　因此，霜一般形成在寒冷季節(jié)里晴朗、微風(fēng)或無風(fēng)的夜晚。

　　霜的形成，不僅和上述天氣條件有關(guān)，而且和地面物體的屬性有關(guān)。霜是在輻射冷卻的物體表面上形成的，所以物體表面越容易輻射散熱并迅速冷卻，在它上面就越容易形成霜。同類物體，在同樣條件下，假如質(zhì)量相同，其內(nèi)部含有的熱量也就相同。如果夜間它們同時(shí)輻射散熱，那末，在同一時(shí)間內(nèi)表面積較大的物體散熱較多，冷卻得較快，在它上面就更容易有霜形成。這就是說，一種物體，如果與其質(zhì)量相比，表面積相對(duì)大的，那么在它上面就容易形成霜。草葉很輕，表面積卻較大，所以草葉上就容易形成霜。另外，物體表面粗糙的，要比表面光滑的更有利于輻射散熱，所以在表面粗糙的物體上更容易形成霜，如土塊。

　　霜的消失有兩種方式：一是升華為水汽，一是融化成水。最常見的是日出以后因溫度升高而融化消失。霜所融化的水，對(duì)農(nóng)作物有一定好處。