揭開霧霾成因的秘密

段玉佩

如果你生活在北京，那肯定不會對霧霾感到陌生。尤其是冬季供暖開始之時，幾天甚至十幾天，氤氳的霧霾郁積在城市的上空無法散去，不僅影響城市的觀感，還會對人體的呼吸系統健康造成威脅。究其原因，除了城市中大量排放的汽車尾氣及取暖對礦石燃料的燃燒之外，就是北京特殊的地理原因及北京冬季的氣象特點——其三面環山的地形和天氣靜穩不便于污濁空氣的排放。

北京的地形自不必說，看看巍峨的長城就能明白，那延綿千里的城墻就橫亙在圍住京城的山巒之上。那空氣靜穩是什么意思呢？就是缺少空氣的流動，更直白地說，就是沒有風。那么，空氣不靜穩時的狀態是如何的呢？那就會出現空氣流動順暢的現象，其本質原因是溫度逆增導致的。今天我們就通過一個色彩繽紛的實驗來看看北京霧霾的成因吧！

實驗材料

4個空瓶子，食用色素，撲克牌，冷水與熱水

實驗步驟

將熱水和冷水各裝2個空瓶子，裝滿，然后將4個裝好水的瓶子并排放好。

分別向裝了冷水和熱水的瓶子中滴加藍色與黃色的食用色素以示區分。

我們先來看一下北京長期霧霾鎖城時的情況。將撲克牌放置在黃色的熱水瓶口處，倒過瓶子，以瓶口對瓶口的方式將裝有熱水和冷水的兩個瓶口對齊，然后抽掉撲克牌。這時你會發現，兩個瓶子不同顏色的水基本上是“井水不犯河水”，鮮有彼此交流的情況出現。

我們再看看相反的操作會有什么現象。將撲克牌放置在藍色的冷水瓶口處，倒過瓶子，仍然以瓶口對瓶口的方式將兩個瓶口對齊，抽掉撲克牌。和上面一步操作的現象一樣嗎？不一樣！是的，你會發現，藍色和黃色的水流快速地出現了交流。

將兩組瓶子并排放置，你會更明顯地發現兩者的區別。

霧霾追因

將瓶子進行相反的放置，為什么會出現情況迥異的現象呢？在剛剛的這個實驗中，我們是用水流替代了氣流，模擬了北京上空霧霾難以散去的原因之一。我們用熱水模擬了熱空氣，用冷水模擬了冷空氣。大家都知道一個常識，熱氣球可以帶著人們飛向藍天。為什么？原因就是熱空氣的密度小于常溫空氣，更小于冷空氣，所以被加熱后的空氣填充的氣球會產生向上的升力，帶著人們飛向高空。而冷空氣的密度要遠遠大于熱空氣，熱空氣會在遇到冷空氣后，快速下沉，帶來氣流，形成風，造成空氣流動。

在剛才的實驗中，黃色的熱水由于密度小于藍色的冷水，所以，基本上處于不交流的狀態，也就是靜穩，此時的北京，容易形成霧霾天氣。而另一組瓶子則是藍色的冷水在上，黃色的熱水在下，容易造成水流流動，也就更充分地將黃色水流和藍色水流合在一起，變成了綠色的混合體。

探索發現

通過這個科學知識，我們也可以掌握一個夏天使用冷氣空調、冬天使用暖風的小竅門。如果想更好地讓室內溫度冷卻下來，應該讓空調出風口向上還是向下呢？如果想讓屋內從上到下暖和起來，暖風的出風口應該是向下還是向上呢？通過上面這個彩色實驗的證明，你有答案了嗎？