关于一般的大气现象
除了纯净空气富有弹性的粒子,大气还由几种水汽和各种微粒组成,它们从地面和水面升起,飘浮在空中,这是一种流动的物质,尽管它非常细小、非常稀薄,就它的流动性而言,我们可以认为它很像水。像其他液体一样,它可以有异类微粒漂浮其中。
它们最引人注意的是:首先,水粒子主要因为太阳的热量,从海中和其他水面,以及地球表面升起,进入大气,然后,又由此落下成为露水、雨、冰雹或雪。
由湿气中升腾的蒸汽基本上就形成了云。[1]
云并不全由水湿的部分构成;因为,除了升到空气中的水汽以外,还有升起来的含硫的和含盐的粒子,它们在云里与水粒子混合在一起,其效果有时很明显;尤其在闪电和雷中,当硫酸粒子与亚硝酸粒子燃烧时,爆发出强烈的亮光和声音,这在雷中可以看到,并且与黑色火药非常相似。
有亚硝酸粒子升入空气,[2]这从雨水能比其他任何水供给蔬菜更多营养中得到证实;也可以通过从土堆里采集硝酸钠或硝酸钾,并且从中将它提取出来得到证实,如果它们暴露在空气中,就要避开雨水,不要引起其他作用,从中可以清楚地看到空气中的亚硝酸精。
云在所有大气现象中是最大的和最重要的,因为它为地球提供了素材和富饶。云由非常小的雨滴组成,并被抬高到离地面很远的高空;云仅仅是空气中飞得很高的雾霭,而雾霭也仅仅是在下面的云。
通过太阳的热,水如何从海洋以及地面潮湿的地方升起成为看不见的蒸汽而上升到空气中,这是很容易理解的,而且在普通的蒸馏中还有看得见的例子。然而,这些蒸汽又如何聚成水滴,重新还原而成为水,还不易确定。
对于那些愿意仔细观察的人来说,这可能是化学家称做的沉淀作用,这个现象为沉淀作用在各方面作出了回答。
空气可以被看成是一种清澈透明的溶剂,已溶物质的看不见的微粒在其中上下浮动,而无从辨别,也不致把空气弄得混浊不清;忽然,好像由于沉淀,微粒聚成很小而可见的雾珠,便形成了云。
有时在非常清澈的天空中可以看到这个现象,当整个地平线上没有任何云或者不透明的东西时,人们可以看到云忽然聚集起来,覆盖了半边天;它不可能来自当时新的水汽的升起,而是来自湿气的沉淀,浮在空气中看不见的微粒变成了很小,然而看得很清楚的水珠,由于相同的原因,小水珠聚集成大水滴,变得很重,空气无法承受,于是变成雨而落下来。
冰雹[3]似乎是雨珠在落下的过程中冻结而成的。
雪是微小水粒聚集成水珠之前冻结而成的。
雪花具有分支。这个有规则的外形似乎说明,水中混有的一些盐的微粒使得雪花以一定的角度凝结起来。
彩虹被看成最引人注目的大气现象之一,尽管实际上彩虹根本不是大气现象,而是阳光对云或雾中小水珠的反射结果,它由两条线按一定角度相交而成,一条来自太阳,另一条是从眼睛到彩虹,云中的小水珠反射阳光;所以两个人在同一时间看同一彩虹,他们看到的彩虹并不完全相同。
[1]参看韦尔博士关于露的形成及本质的论文。
[2]空气中存在亚硝酸,也许在埃及最明显不过了,它引起埃及夜里的骤冷,并且可能是空气的腐蚀性的原因,这在希罗多德时代就已注意到了(Book Ⅱ § 12.)。
[3]关于冻结的物理原因可参见霍布斯的《自然哲学要素》Part Ⅳ.c.ⅹⅹⅷ.§ 9。