“制造”一朵云

王元红

“蓝蓝的天上白云飘，白百下面马儿跑……”多美的景致啊！如果只有蓝天没有白云就太单调了，那么我们就“制造”一朵白云吧。这可不是童话故事里的幻想，它早已成为现实。气象学家们不仅制造了很多云，让这些云装点了蓝天，更重要的是对人类了解大气、研究大气、影响或改变大气发挥着巨大作用。用来造云的设备叫“云室”，或叫“云雾室”。

“造云”小史

1894年，正在剑桥大学读研究生的查尔斯·威尔逊被安排在位于英国第一高峰的苏格兰本内维斯峰天文台，从事一些研究工作。在此期间，威尔逊见到了一种奇景，阳光返照在云彩上非常壮美。这让他萌发了一个念头，要是能够自己制造一朵云，那將是多么有趣的事情。于是威尔逊通过研究和尝试，把自然界中的景象在实验室里模拟了出来，并由此发明了云室。1912年，威尔逊又为云室增设了拍摄带电粒子运动轨迹的照相设备，使云室成为研究射线的重要设备。威尔逊也因此成就荣获了1927年诺贝尔物理学奖。

云室自从诞生就在很多研究领域逐步推广开来。康普顿利用云室演示康普顿反冲电子的存在，证明了康普顿效应的正确性；安德逊利用云室从宇宙射线中发现正电子的存在；布莱克特等人利用云室做了关于电子和正电子同时产生和消失过程的可见演示。他们也都成为诺贝尔物理学奖获得者，由此可见云室为后来的科学研究做出了巨大贡献。

云室什么样

云室到底是什么样子的？这就要先思考一下，大自然中形成一朵云需要什么样的气象条件。

首先要有水汽，在大气当中也叫雾，云和雾的存在状态比较相似。因此，我们要在云室的周围建造一套造雾系统，可以用高压喷水的方式，也可以用蒸汽冷凝的方式，还可以用绝热膨胀的方式。不管是哪种方式，在云室当中造雾是非常关键的。要形成云，光有水汽还不够，还要调节大气温度。这也就是要有控温系统，要根据需要，对整个云室里的温度进行人为调控。

不同高度的大气，气压是不同的。一般情况下，接近地球表面的大气压强比较大，远离地球表面大气压强比较小，因此我们还需要一套压力系统，在制造云朵的过程中对大气的压力进行改变。要让大气中的水变成雨滴，需要凝结核，减少或者增加凝结核，要根据试验的需要来进行。最后再来一套空调系统，来重点调节大气中凝结核的数量。

有了以上准备，造云基本上就没问题了。可是我们的目的并不只是制造一朵云，还要对云进行研究，所以还需要很多附属的系统，例如观察和测量系统、数据记录和运算系统、图形和表格输出系统等等。这样，整个云室就完整了。

云室有何用

云室有了，云也制造出来了，我们还可以通过光源来制造彩虹、晚霞等景象。但科学家们造云可不是为了欣赏，而是要应用到生产生活中去。利用云室不仅能造云，还能让天上的云消散，或者让真正的云下雨。这不正是人们所盼望的风调雨顺吗？

如果需要让云中的水落到地上，就要在云里面播撒凝结核，使云中的水汽凝结成雨滴落到地面，也就是人工降雨。如果某个地方的降水太多了，要把云消掉，也可以播撒大量的凝结核。因为凝结核太多，水汽争相抢凝结核，结果水汽团都没有长大，也就形成不了雨滴，下不到地上，就达到了人工消雨的目的。到底播撒多少凝结核最合适呢？有地面上的天气雷达，有天空中的气象卫星来帮助我们了解大气中的水汽含量，再加上试验数据，就可以计算出准确的凝结核数量。