[科普中國]-人工造云

簡介

人工造云并非真正高空中的云，實(shí)際上是混合了肥皂為主的泡沫和比空氣還輕的氦氣，具有氦氣球和兒童用塑料吸管吹出的肥皂泡的有機(jī)結(jié)合的特性。美國具有此技術(shù)的公司使用人工造雪機(jī)器生成飄浮在空中的廣告和信息，這種泡沫云被稱為“Flogo(漂浮的廣告)”。機(jī)器每制造出一個泡沫云需要15秒時間，依據(jù)客戶的需要可設(shè)計不同的圖案外形和標(biāo)語。

相關(guān)信息2009年5月14日上午，北京大學(xué)上空忽然出現(xiàn)了一朵朵栩栩如生的“笑臉”狀云彩，引得眾多師生駐足觀看。隨后，酷似“槑”、“囧”、“知”、“識”等字樣的怪云也接二連三的浮現(xiàn)，這項(xiàng)活動是由互動百科主辦，在國內(nèi)尚屬首次。此次一共發(fā)射了包括“互”、“動”、“百”、“科”在內(nèi)的8個漢字，每個漢字的發(fā)射間隔約5分鐘，在空中持續(xù)了二十分鐘左右的時間后逐漸消散。

人工造云的應(yīng)用當(dāng)卡塔爾獲得 2002 年世界杯足球賽的舉辦權(quán)后，不少人質(zhì)疑炎熱的卡塔爾能否為觀眾和運(yùn)動員提供一個涼爽的體育場’最近，卡塔爾研究人員宣稱他們正在研制一種遙控"人造云“，可以根據(jù)需要在體育場和訓(xùn)練場上空懸停和飄移，以便為觀眾和運(yùn)動員遮擋灼熱的陽光’由于卡塔爾的夏季氣溫最高可達(dá)到 50 攝氏度，有人曾建議將2022 年世界杯改在稍微涼爽一些的冬季舉行’然而，國際足聯(lián)為了延續(xù)統(tǒng)一的安排，拒絕了這個建議，堅持在夏季拉開世界杯戰(zhàn)幕’這就要求卡塔爾要有一套嚴(yán)密的降溫措施，以保障觀眾和運(yùn)動員的身體健康’除了在體育場內(nèi)安裝多臺大功率空調(diào)系統(tǒng)外，卡塔爾還準(zhǔn)備在體育場上空安裝多片"人造云’這種"人造云其實(shí)相當(dāng)于一些懸浮在空中的遮陽裝置，而不是用水蒸氣蒸發(fā)形成的"人造’在設(shè)計方案之初，的確有不少研究人員提出用人工降雨或水蒸氣造云的方法來為賽場降溫’這是因?yàn)榭ㄋ柺莻€半島，海岸線很長，在海上進(jìn)行人工造云的確比較方便’但是，這個方案被大多數(shù)研究人員否定了，因?yàn)榭ㄋ柕南奶焯貏e炎熱，人工降雨或造水汽云層的方法不但成本高，而且會導(dǎo)致賽場因水汽增多而更加悶熱，反倒有害人們的健康’卡塔爾大學(xué)機(jī)械與工業(yè)工程系主任薩烏德!格哈尼表示，最終設(shè)計的"人造云就像是一片扁平狀的氣球，其表面材料為碳纖維這種材料密度很小，便于"人造云在空中漂浮’"人造云的內(nèi)部充滿了氦氣，可為"人造云提供足夠的浮力’"人造云表面還覆蓋有多片太陽能電池板，可為內(nèi)部的發(fā)動機(jī)提供能源’工作人員可在地面對發(fā)動機(jī)進(jìn)行遙控，令"人造云根據(jù)需要移動到不同的地方’比如，它們可以跟隨太陽進(jìn)行移動，以便達(dá)到最佳的遮陽效果’每片"人造云#在地上的投影面積為幾千平方米，一個露天體育場只需要幾片"人造云就可以實(shí)現(xiàn)有效地為賽場和觀眾席遮陽的效果’熱帶地區(qū)也會風(fēng)云變幻，如果一陣狂風(fēng)吹來，這種"人造云會不會被吹得無影無蹤？其實(shí)，不用擔(dān)心會出現(xiàn)如此尷尬的局面’工作人員在收到狂風(fēng)天氣預(yù)報后，會提前對"人造云#進(jìn)行遙控，讓它降落到地面’"人造云也有獨(dú)特的分流設(shè)計，可以讓它像飛機(jī)一樣對付不太大的風(fēng)雨’它們可以在風(fēng)雨中輕微顛簸，不會被吹走，也不會在風(fēng)雨中受到損傷’這種"人造云價格不菲，每片成本為 50 萬美元’ 。1

漂浮的廣告“Flogo”設(shè)計師弗朗西斯科·格拉說，“設(shè)計師使用計算機(jī)軟件制作相應(yīng)的模版放入造雪機(jī)器中，所形成的泡沫云精確地符合模版圖案?！痹摴韭暦Q，“Flogo”一般是2英尺長，近1英尺寬，通常最多可以持續(xù)至1小時，主要依賴于天氣狀況。弗朗西斯科·格拉說，“這種泡沫云能夠漂浮數(shù)英里遠(yuǎn)，雖然它最高可到達(dá)20000英尺高空，但通常一般位于300-500英尺高空處?！?/p>

弗朗西斯科·格拉在接受記者采訪時說，“Flogo不會對空氣造成 污染。”他也指出這種飄浮在空中的廣告不會對飛機(jī)造成威脅，其原因是它飄浮時就像一片云。此外，F(xiàn)logo不會附著在飛機(jī)表面，甚至當(dāng)它穿過飛機(jī)引擎時也不會帶來負(fù)面影響。2

人工造云可以削弱臺風(fēng)這得從臺風(fēng)的形成原理說起.臺風(fēng)是一種十分猛烈的天氣現(xiàn)象,需要巨大的能量來推動,只有廣闊的熱帶海洋釋放出的潛熱才能供應(yīng).臺風(fēng)的產(chǎn)生要有廣闊的高溫洋面,海水溫度要高于26.5℃.另外,臺風(fēng)周圍旋轉(zhuǎn)的強(qiáng)風(fēng),會引起中心附近60米深的海水發(fā)生翻騰.為了確保海水翻騰中海面溫度始終高于26.5℃,暖水層的厚度必須達(dá)60米.產(chǎn)生臺風(fēng)海域的暖水層的能量又從哪里來呢?原來,是太陽給了它們巨大的熱量.在夏日灼熱陽光的照射下,從海面開始一直往深處,海水逐漸被加熱.英國利茲大學(xué)的研究人員阿蘭·加蒂安等人的思路是在容易產(chǎn)生臺風(fēng)的海域,通過減弱陽光照射海域的方法來降低海水溫度,從而減弱臺風(fēng)的強(qiáng)度.要減弱照射海域的陽光,人工造云是一個很好的方法.人工造云的原理和人工降雨比較類似,都是向空中發(fā)射可以凝聚水汽的凝聚核.控制凝聚核的大小、數(shù)量和密度,就可以讓水汽形成云朵飄浮在空中,而不會成為雨水降落下來.人工造云原本是遏制全球變暖的新概念方案之一.這個方案的具體操作過程是,在海面上設(shè)置若干艘造云船,不斷向天空中噴射海水,海水大量蒸發(fā).所噴射的海水中的液滴或鹽粒還可以作為凝聚核,吸引周圍更多的水汽,從而盡快形成朵朵白云.這些白云不僅可以減少透射到海面的陽光,而且可以反射陽光,這樣可以大大降低相關(guān)海域的氣溫和海水溫度.從這個操作過程可以看出,人工造云的確可以減低海水的溫度,從而減弱臺風(fēng)的強(qiáng)度.當(dāng)然,要通過人工方法對臺風(fēng)這樣猛烈的天氣現(xiàn)象進(jìn)行控制并非易事.加蒂安等人也不過想盡量減少臺風(fēng)的危害,并不想通過這種方法來消除臺風(fēng).不過,有反對者表示,通過人工方法控制臺風(fēng),可能破壞自然界的水汽循環(huán),令天氣系統(tǒng)出現(xiàn)混亂,更會導(dǎo)致一些地區(qū)的干旱加劇.其實(shí),人工影響天氣并非完全不可能,比如人工降雨和消雨的技術(shù)已經(jīng)比較成熟,對環(huán)境的影響也很小.加蒂安也表示,目前只是進(jìn)行小規(guī)模的實(shí)驗(yàn),不會影響天氣系統(tǒng)；將來肯定得確保這種方法不會帶來環(huán)境災(zāi)難之后,才會讓這種方法進(jìn)入實(shí)用階段.美國航空航天局的有關(guān)官員表示,減弱臺風(fēng)傷害是為人類造福的好事情,美國的氣象衛(wèi)星和國際空間站愿意為英國研究人員未來的大規(guī)模實(shí)驗(yàn)提供幫助.3

人工造云對氣候的影響臺風(fēng)對自然界的水汽循環(huán)是大有益處的,它可給內(nèi)陸地區(qū)帶去寶貴的降雨。然而,過于猛烈的臺風(fēng)則給人們帶來災(zāi)害。如果有辦法削弱臺風(fēng),對人們尤其是沿海居民來說則是個好消息。英國研究人員通過小規(guī)模實(shí)驗(yàn)研究表明,人工造云有望削弱臺風(fēng)。為什么人工造云可以削弱臺風(fēng)呢?這得從臺風(fēng)的形成原理說起。臺風(fēng)是一種十分猛烈的天氣現(xiàn)象,需要巨大 。4

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人造云實(shí)際上是混合了肥皂為主的泡沫和比空氣還輕的氦氣，具有氦氣球和兒童用塑料吸管吹出的肥皂泡的有機(jī)結(jié)合的特性。美國具有此技術(shù)的公司使用人工造雪機(jī)器生成飄浮在空中的廣告和信息，這種泡沫云被稱為“Flogo(漂浮的廣告)”。機(jī)器每制造出一個泡沫云需要15秒時間，依據(jù)客戶的需要可設(shè)計不同的圖案外形和標(biāo)語。該機(jī)器每天的租金是2500美元。人工造云機(jī)就將化學(xué)蒸汽噴到云霧中，在適當(dāng)?shù)臈l件下，水氣會變重集，形成水滴后落到地面。目前經(jīng)濟(jì)危機(jī)下，有些國家削減了人工造云這方面的預(yù)算，一些科學(xué)家還表示造云有可能污染環(huán)境。在美國中西部地區(qū)，當(dāng)?shù)卣畬⒃煸埔暈閼?yīng)對干旱和增雨的有效手段，要求國會每年撥款2500萬用于該技術(shù)的研究。目前，加利福尼亞州和北達(dá)科他州的政府機(jī)構(gòu)每年花費(fèi)1500萬美元用于造云，過去十年中，有關(guān)造云的項(xiàng)目增加了1/3。（1美元約合6.83元人民幣）據(jù)美聯(lián)社報道，澳大利亞、法國、希臘、沙特阿拉伯、土耳其和委內(nèi)瑞拉也在調(diào)研造云工程。中國每年花近7億元人民幣用于造云，使用火箭和高射炮發(fā)射碘化銀人工降雨。美國內(nèi)華達(dá)州Reno市沙漠研究所（DesertResearchInstitute）的科學(xué)家阿倫·哈金斯（ArlenHuggin說：“相比其他國家而言，美國在這方面的花費(fèi)太少?！痹诿绹?，經(jīng)營水電站壩的機(jī)構(gòu)是最積極的造云者之一。他們認(rèn)為造云能以性價比很高的方式將供水量提高10%或者更多。德克薩斯州和中西部其他地方還通過造云縮小冰雹，以少對農(nóng)作物的傷害。5