每到秋分,北回归线南移,欧亚地球岛就慢慢进入隆冬。
按照热胀冷缩原理,北半球的欧亚大陆降温后,地表至大气层的空气会压缩其体积以增加密度,造成北半球空气总体积减少形成低气压;同时,南半球气温上升后空气膨胀形成高气压,其膨胀的气体应流向北半球,才能维持地球的气压平衡。
可自然界偏偏反向而行,北半球欧亚大陆降温后却形成了一个庞大的高气压区-西北利亚及蒙古高压区(又称亚洲高压区),从9月至次年月源源不断地向南方平推西北利亚寒流,把俄罗斯、蒙古、日本三岛、朝鲜半岛及中国北方变成冰天雪地。
这反常规的西北利亚冷高压是如何产生的,其本质究竟是什么?作者有以下新解。
热胀冷缩规律的例外1、物质的热胀冷缩规律
自然界的物质都有固体、液体、气体三种物理状态。一般情况下,气体焓变成液体会放出热量减少体积;液体焓变成固体时,又会释放热量,再次减少物质体积。
2、热胀冷缩规律被颠覆
水H2O,这种物质虽然只占地球总质量的万分之二,却覆盖着地球表面的70.8%,它有一个与其他物质不同的物理特性,即液态水相变成固态水(冰)时,在释放热量的同时,其体积会增加1/11(金属锑、铋也有这种热缩冷胀特性)。
西北利亚高压形成的因素1、北冰洋结冰增加了水的体积,水体积的增加使北冰洋上空的空间膨胀,形成洋面高气压区
①每年9月以后,太阳直射点移到南半球,北冰洋获得的太阳能日益减少,温度下降,开始大规模结冰;
②北冰洋结冰增加的体积(空间)规模
北冰洋有万平方公里,9月时冰雪覆盖率为50%,次年月时冰雪覆盖率为85%,冰层厚度2-4米,冰盖区厚度达20米以上。
如果按平均冰层厚度米计算,9月至次年月增加的水体积为:
增加体积=万平方公里x(0.85-0.5)x米÷米x1/11=0.14万立方公里
③北冰洋6个月结冰增加的空间达立方千米,这逐步增加的空间在北冰洋上空形成高压,并向南方释放冷压力。
④结冰释放的热量制造了新增空间
每千克零度的水,焓变成零度冰,会释放4KJ的热量,但这热量并没有引起冰的温度变化。热量哪去了?
作者认为:释放的热量变成了水的新增空间,即水相变成冰的新增空间(物理学测定的膨胀率1/11)。
2、北大西洋暖流在北极附近形成暖高压,把北冰洋冷高压逼向西北利亚
墨西哥暖流①墨西哥暖流北上
起源于墨西哥湾的暖流(又称北大西洋暖流),十分巨大,它宽有多千米,深有米,每秒流量万立方米~万立方米,流速每小时4~9.5公里。它水温很高,刚出湾时,温度27~28度,冬季时,比周围海水高8度。
湾流一路北上,在北纬40度、西径0度的地方分成2支,北支沿欧洲海岸线北上,成为北大西洋暖流,南支沿北美纽芬兰岛北上。
②暖流加热空气阻挡寒流
两支暖流在高纬度区与北极冷锋相遇,暖流释放的热量加热空气后被迫抬升,形成高压阻碍北冰洋冷高压南下。
③冷高压被逼入西北利亚
北冰洋的冷高压在南下过程中,欧洲及美洲北部有暖流造成的高压阻碍,冷高压得不到有效释放,只能掉头冲入广袤的毗邻西北利亚及蒙古高原释放压力,从而形成了一个包括北冰洋在内的巨大冷高压区。
所以,在同纬度区,西北利亚比北欧及北美更冷,湾流高压是主要原因。
结论:
1、液态水相变成冰,增加了空间总体积,而增加的空间体积使北冰洋气压升高;
2、墨西哥暖流带来的热量,在冬季的北欧北美产生热高压,阻挡北冰洋冷高压南下,冷高压因此被逼入毗邻的西北利亚,形成了西北利亚-蒙古冷高压,即俗称的“西北利亚寒流”。
[注:图片来自网络]