科普知识

　　地表丰富的沙源是沙尘暴的基础。我国是亚洲沙质荒漠广泛发育的地区，沙漠和沙地广布于荒漠、半荒漠及草原地区．总面积达171万平方公里，90％以上分布在西北地区。其中位于南疆的塔克拉玛干沙漠面积33.76万平方公里，是我国最大也是世界著名的大沙漠；北疆的古尔班飞通古特沙漠面积4.88万平方公里，在全国位居第二；我国中东部沙区也是沙漠分布最多的地区，自东北向西南分布有呼伦贝尔、科尔沁、浑善达克、库布齐、毛乌素、乌兰布和、腾格里、巴丹吉林、甘肃河西走廊绿洲外缘沙漠、青海柴达木等处沙漠和沙地，总面积达26.9万平方公里。上述沙漠区受干旱气候和地表营力的影响，地表物质以物理风化为主，质地轻粗松散，沙源丰富，为沙尘暴形成创造了条件。

　　我国北方生态环境的恶化和沙漠化土地的不断扩展以及沙漠化程度的不断加重，也是沙尘暴频频发生的重要原因。有关专家研究发现，尘土并非来自大沙漠腹地，而是主要来自沙漠边缘正在沙化的草地、耕地、抛荒地。我国西北许多地区人口过快增长，“古已有之”的垦荒现象至今屡禁不止。冬春季节干燥的薄土层经不住西伯利亚强风的吹掠，2～3年之后就沙石尽现，相当一部分沦为戈壁荒漠。20世纪60、70年代，数万知青开进锡林浩特大草原开荒种地，对草原植被造成了不可估量的破坏，相当多的耕地后来成了公顷产量不足1t的低产田，4万亩耕地被迫弃耕，美丽的草原也面临着沙化的威胁。

　　在赤道这一圈地方,原来大多被海洋占据。太平洋、大西洋、印度洋等三大洋,在赤道上都能找得到,广阔的赤道洋面,它有一种和陆地不同的怪脾气!海洋比陆地较透明,对流及洋流,能把太阳给它的热量传向深处。而且海水蒸发要耗去大量热量；再加上海水热容量大(比热大),水温升高比陆地慢(每立方厘米的水受到1卡热量只能使水温升高1℃。但每立方厘米的土壤得到1卡热量,温度平均能升高2~2。5℃),因此白天赤道洋面上的温度并不会急速上升。在大沙漠里,情况就完全不同。那里的植物稀少,水也很难见到,光秃秃的一片沙地,它的热容量小(比热小),升温快,沙地本身传热的本领又小,热量很难向下传送,当沙子表面晒得很热时,下层的沙子还是冷冰冰的；再加上沙地又缺乏水的蒸发耗热,所以当太阳一升起,沙漠里的温度就直往上升,一到中午,地面就被烘得像置于火炉之中。

　　太阳是个炙热的辐射体，本身应该是白色的。在日落（或者日出）时，阳光斜射，在大气层的路径比中午时长。同样是因为瑞利散射，靠近地平线，太阳看起来会逐渐由白，变黄，变橙黄，变红。所以人们眼中太阳并不总是红色。太阳可以是金色的，古称金乌乌就是古代神话传说太阳中的三足乌，用为太阳的代称。汉 刘桢《清虑赋》：“玉树翠叶，上栖金乌。” 唐 李涉《寄河阳从事杨潜》：“金乌欲上海如血，翠色一点蓬莱光。” 元 武汉臣 冯玉兰》：“看东溟渐升玉兔，早西山坠尽金乌。” 清 王端履《重论文斋笔录·绝句》：“烛影摇红人未散，金乌腾彩已三竿。”太阳可以是红色的，古称赤鸦。唐 聂夷中《往京寄》：“白兔落天西，赤鸦飞海底。”太阳可以是白的，白日，《诗·王风·大车》：“谓予不信，有如皦日。” 孔颖达疏：“谓我之言为不信乎，我言之信有如皦然之白日。”《后汉书·郎顗传》：“絜白之节，情同皦日。”所以太阳即有红色也有黄色的，但只是在很小一段时间内。那为什么我们一般会用黄色（或者说金色）或者红色来描绘太阳呢？这似乎更是一个认知问题。

　　沙尘暴是沙化的产物，沙尘暴频发期均处于干旱期，近几年来我国西部冬季温差增大，强冷空气活动频繁，大风频发，为沙化土地扩展提供了动力条件，春季温度增幅大，使大气层处于不稳定状态，遇冷压冷风过境。极易形成大风天气。少雨干旱有助于沙尘暴的发生。如2000年我国北方部分地区发生近50年来最严重的持续干旱，干旱使土质疏松为沙尘暴提供了地面条件；加之春天华北和西北东部气温偏高，为近40年以来所少见，降水又稀少，植被尚未形成，且在每次大风到来之前均没有可以抑制扬沙的明显降水过程，致使解冻后大面积表层土壤干燥、疏松，因此引起多次强沙尘天气。

　　如果海边有一位观察者，海中A处有一个小岛。由A发出的光从密度大的空气下层（光密介质）向上射，由于空气的密度逐渐变小，所以光会逐渐偏离法线方向（即折射角逐渐增大），沿着一条曲线AC前进。光线到达C点时，由于人射角恰好大于临界角，发生了全反射。光从C点折回后，则从密度小的空气上层进入密度大的空气下层，光线会逐渐靠近法线方向，沿曲线CO，进入观察者的眼睛。而观察者见到的小岛的像是沿着曲线点的切线方向，显然小岛的像A比小岛A的位置抬高多，所以这种幻景也称为上现蜃景。

　　这是因为雷雨或者阵雨过后，空气中浮悬着许多小水珠。这些小水珠在太阳光的照射下，产生了折射和内反射。而太阳的可见光——红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色的波长都不一样，当它们照射到空中这些小水珠上时，被分解成七色光而形成彩虹。彩虹的明显程度取决于空气中小水滴的大小，小水滴体积越大，形成的彩虹越鲜亮。一般冬天的气温较低，在空中不容易存在小水滴，下阵雨的机会也少，所以冬天一般不会有彩虹出现。在夏天空气中比较潮湿，因此空气中的小水滴的体积比较大。这时候下雨更容易形成彩虹，而人们看到彩虹的几率也比较大。

　　除了在海边看到的上现蜃景之外，还有一种下现蜃景，这要在沙漠中才能见到呢。由于沙漠地区很干燥。在强烈的阳光下很容易升温。而空气不擅导热，这就使得下层的空气因靠近地面温度较高，离地几米高的空气层温度就要低得多、这样，空气层的密度是上面大下面小。如果在观察者前方较远的A处有一株树，A处的树向下投射的光线进入下层空气时，因那里的空气密度较小，折射光线会逐渐偏离法线方向，并在C处入射角超过了临界角，发生了全反射。全反射后的光线再逐渐向靠近法线方向偏折，最后进入观察者的眼中。从图中可以看出，观察者见到的树的像A要比树的实际位置低得多，所以这种沙漠幻景也称为下现蜃景。在下现蜃景中看到的是倒像。