水循環與天氣

基礎

太陽能令水蒸發,水氣上升冷卻凝結成雲,再以雨、雪等形式降落;天氣是大氣短期狀況。

適合:中一科學 · 單元:地球與太空 · 建議學習路徑第 12/12 課

學完呢課,你會識:
  • 太陽能推動蒸發
  • 冷卻會凝結成雲
  • 降水令水回到地面;天氣是短期大氣狀況
科學Science
讀呢課前,你應該識: 地球、月球與太陽的運動

§課文原文 Passage

1雨從哪裏來?答案是一場由太陽驅動的大循環。海水受熱蒸發成水汽,水汽上升遇冷凝結成小水滴,聚成雲;雲中水滴不斷合併變大,最後以雨或雪的形式降落,再經河流和地下水回到海洋。蒸發、凝結和降水就這樣循環不息。

2凝結現象在生活裏隨處可見:冰凍汽水罐外的小水珠,正是空氣中的水汽遇冷凝結的結果;清晨草葉上的露水和深秋的霧,也來自同樣的過程。空氣中水汽的含量稱為濕度,濕度高時汗水難以蒸發,人便感到特別悶熱。

3水循環塑造了各地的天氣。香港春天潮濕多霧,夏天颱風帶來豪雨,冬天則乾燥晴朗,這些變化與空氣中的水汽含量和氣流息息相關;觀察雲的形狀、雲量和濕度變化,便能對天氣作出簡單的預測,天文台每日的報告正是建立在這些觀測之上。

4水循環不斷補充地球的淡水資源,也決定了農業收成和水務供應。香港的食水依靠收集雨水和東江水,正說明保護水資源的重要;近年極端天氣增多,暴雨和乾旱更趨劇烈。學會節約用水、妥善規劃,是人類與水循環共存的長遠課題。

1重點摘要 Summary

太陽能令水蒸發,水氣上升冷卻凝結成雲,再以雨、雪等形式降落;天氣是大氣短期狀況。

2生字卡 Vocabulary

E
Evaporation蒸發

液態水在表面吸收熱能、變成水蒸氣的過程。

C
Condensation凝結

水蒸氣冷卻後變回小水滴。

P
Precipitation降水

雨、雪、冰雹等由雲落到地面的水。

W
Weather天氣

某地某段短時間的溫度、風、雲和降水狀況。

W
Water cycle水循環

水在海洋、大氣和陸地之間不斷循環轉換的過程。

W
Water vapour水蒸氣

水的氣態形式,存在於空氣之中。

C
Cloud雲

由大量微小水滴或冰晶聚集而成的可見團。

C
Climate氣候

一個地方多年的平均天氣模式。

3逐步講解 Steps

  1. 蒸發上升水循環由太陽推動:太陽的熱力加熱海洋、湖泊、河流和泥土表面的水,水分子得到足夠能量後,便脫離液面變成水蒸氣,隨空氣上升;植物表面的水分同樣蒸發,補充空氣中的水汽。晾衫變乾就是同一原理,太陽一出,衣物上的水便悄悄化為蒸氣離開。
  2. 冷卻凝結水蒸氣隨暖空氣上升,高空溫度低,水蒸氣遇冷便凝結成無數小水滴或冰晶,懸浮在空中聚集成雲。空氣中的塵埃微粒是凝結的核心,幫助水汽依附成形;香港春天的濃霧,正是暖濕空氣遇冷凝結的結果。凝結把看不見的水汽變成看得見的水滴,是雲、霧和露水的共同成因。
  3. 降水回到地面雲中的小水滴不斷合併、冰晶不斷增大,重得上升氣流托不住時,便落下成為雨、雪或冰雹。落地後的水,部分滲入地下成為地下水,部分流入河流,最終返回海洋,循環重新開始。水循環令地球上的淡水不斷補充和更新,水塘集水、江河補給都依賴這個過程,維持萬物生存所需。
  4. 天氣定氣候天氣與氣候要分清楚:天氣是某地在短時間內的大氣狀況,例如明天有雨、今日炎熱;氣候則是多年平均的天氣模式,香港夏天多颱風、春天潮濕多霧,都屬於氣候特點。觀察雲量、濕度和風向,可以對短期天氣作出簡單預測;明白兩者分別,閱讀天氣報告和氣候新聞時便不會混淆。
  5. 影響蒸發的因素蒸發的快慢有清楚規律:溫度愈高、液面面積愈大、風愈強、空氣愈乾燥,蒸發便愈快。晾曬衣服時把它攤開、掛在通風而有陽光的地方,正是同時用上這幾個因素;相反,潮濕無風的日子,水汽難以離開液面,衣服便遲遲不乾。掌握這些因素,生活中烘乾、保存物品都能作出更好的安排。
  6. 觀測天氣的要素描述天氣要有儀器數據支持:溫度計量度氣溫,濕度計量度空氣中的水汽含量,風向標和風速計記錄風的來向與強弱,雨量筒收集降水,再加上雲量和氣壓的觀測。天文台每日發放的天氣報告和預測,就是把這些觀測數據整合分析的成果,準確的觀測是可靠預報的基礎。

4圖解 Diagrams

水循環:滴水嘅大旅行 The water cycle陸地 land海洋 sea① 蒸發 evaporation② 水汽飄向內陸③ 遇冷凝結成雲 condensation④ 降雨⑤ 河水返海,循環不息循環動力就係太陽:曬起水 → 雲 → 雨 → 河 → 海——一滴水永遠唔會消失香港食水仲有部分靠東江水——珍惜用水珍惜循環
圖 1:水循環

5例題示範 Example

例題:為什麼凍飲杯外面會有水珠?

  1. 杯外空氣含有水蒸氣
  2. 冷杯令附近空氣冷卻
  3. 水蒸氣凝結成液態小水滴
  4. 水珠是空氣的水,不是穿過杯壁的飲品
  5. 答案:這是凝結作用。杯外溫暖的空氣含有看不見的水蒸氣,接觸到冰凍的杯壁便被冷卻,水蒸氣凝結成液態小水珠附在杯外;水珠來自杯外的空氣,並不是飲品穿過杯壁滲出來,若杯壁原本乾燥更可證明這一點,所以擦掉之後,很快又會凝結出新的水珠,與成雲原理相同。

6常見錯誤 Mistakes

✗ 雲是煙,水循環只是水在海洋裡面郁。
✓ 雲由水滴或冰晶組成,水循環連接海洋、陸地、大氣同地下水。
✗ 天氣同氣候是同一樣東西。
✓ 天氣是短期狀況;氣候是一個地方長期的平均模式。
✗ 以為水會在水循環中用完或消失。
✓ 水只是不停改變狀態和位置——蒸發、凝結、降水循環不息,地球的水總量基本保持不變。
✗ 以為凝結只會在高空發生。
✓ 水蒸氣遇到冷的表面便會凝結:凍飲杯外的水珠、浴室鏡面的霧氣都發生在身邊。

75 題快測 Quick check

Q1液態水變水蒸氣叫什麼?

Q2雲主要怎樣形成?

Q3天氣和氣候最大分別是什麼?

Q4水循環的能量來源是什麼?

Q5寫出三個影響蒸發快慢的因素。

8重點回顧 Recap

  • 太陽能推動蒸發
  • 冷卻會凝結成雲
  • 降水令水回到地面;天氣是短期大氣狀況
  • 水循環不斷補充地球的淡水資源
  • 氣候是多年的平均模式,與短期天氣不同

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