人定胜天?科学创建气候工程 控制天气不是梦?丨星岛教室
发布时间:12:30 2025-10-12 HKT
小时候看超级英雄电影时,总会看到有一两个能够控制天气的狠角色,随手掀起狂风,挥手落下一道惊雷,令人惊叹这种超能力的强大。在民间故事中,一提起借东风的诸葛孔明、呼风唤雨的张道陵,当中浓浓的神秘色彩都会教人津津乐道。从原始部落求雨的祭师开始,人们把能够控制天气的人视作无所不能。现时科学如此昌明,人类能透过科学技术掌控天气吗?综观现时的科学发展,气候工程这范围的研究似乎能让「人定胜天」的梦想变得触手可及。
人工降雨、雪、雹


中国60周年阅兵仪式那一天,天朗气晴、万里无云,这原来并不是侥幸,而是利用了人工降雨的技术。众所周知,下雨是水循环的其中一部分,当太阳辐射加热地球上各种的水,包括海洋、湖泊、河流,甚至土壤、植物、生物上的水分,便促使蒸发的发生,将液态的水分转化成气态。水蒸气随暖空气上升时,到达高空冷却,凝结成小水点或冰晶,累积一定重量后便会下雨。但现时这个自然降雨过程却能被人类所干扰,达致我们想要的效果。
人类可利用人造卫星、雷达等设备监测云层后,用飞机或高射炮将干冰、盐粉、碘化银等催化剂准确地喷射到云里,达致「种云」的效果。原理是视乎云内的温度,用催化剂让天空的水分积聚起来,或使冰晶密度增加。当水分达到一定重量,便能降下雨来。这技术可增加旱季的降雨量,每次人工降雨大约能增加1至2成的降雨量,从而缓解干旱等问题。一枚降雨弹的造价约5000元,而要实现一场人工降雨,则需要发射约6至8枚降雨弹,加上聘请工作人员等其他成本,约花10多万元就可以实现一次降雨。
可能会有人质疑:「没有云层时总不能凭空降雨吧?」怎料,阿拉伯联合酋长国的阿布扎比竟实现了晴天造雨的技术,仿佛化无为有,在沙漠地带降下了几十场大雨。当中运用了大型电离装置生成带负电荷粒子,向空中发射,这些电子能够吸附大气中的尘埃微粒,使其随气团上升至云形成的适宜高度,并吸引空气中漂浮的水分子凝结,如果空气中有足够的水气,就能促使雨云形成。这使干旱地区也有可能降下相当的雨量,解决当地水资源不足的问题。
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人工引雷

雷电可称得上是自然界中最惊天动地的庞大力量。自古以来,人类都致力于「捕捉」雷电,最著名的莫过于18世纪富兰克林用风筝引电的疯狂实验。现时人类不用再做出徒手引电这么危险的事,中国科学家能以更安全的方式引雷。在雷电交加的时候,向空中发射拖着钢丝的小型火箭,引导雷电透过这条金属丝打到特定的位置。这方法看似简单,但背后要精密计算拉力、负荷、速度等因素,殊不简单,全球亦只有中国和为数不多的国家能够成功掌握这种技术。
当然,人工引雷并不是为了军事上的需要,反而是为整个社会作出贡献。引雷能够用于雷电的物理学研究,以及检测各项装置的雷电防护性能;人工引雷后甚至能产生强大的电磁辐射,更有机会诱发农作物产生不同的反应,为人类科研、农作物育种等方面的发展作出贡献。
人工降温

温室效应是现今文明世界要面对的一大难题,温室气体把太阳带来的热量困住,使得气温越来越高。阳光如此猛烈,聪明的人类则选择尝试将更多的阳光反射走。我们利用飞机在高空平流层喷洒盐粒等悬浮粒子,可令云更厚更白,增加云层反射阳光的能力,减少地面吸收的太阳辐射,从而降低气温。同样地,有科学家想到向平流层喷射硫酸盐等气溶胶,模拟火山喷发,亦可达到增加反射、降低气温的效果。
除空中喷射物质,人类也试图在地面铺设高反射率材料,如在地面、建筑物髹上白色涂层、铺设反射膜,甚至种植高反射率的绿化植物,从而反射阳光,降低局部地区的气温。
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缺点与局限
当然,人类也不能胡作非为,毕竟每次人类尝试去影响天气,动辄便是数百万元的开支,而且看似神妙的气候工程,效果亦十分有限,往往只能影响小小的范围,甚至遇到台风极端天气更是无能为力,就算出动核弹亦不能伤它一毫。最重要的是天气如此复杂,即使是天文台内最顶尖的科学家,也不能精准无误地预测天气的变化。在某地方减少阳光的辐射,会否导致水分蒸发同时减少,导致世上某一个地方因此出现旱灾呢?这恐怕是难以估计的事。因此,尽管科学家一直致力研究,但人类距离掌控天气还有很远的路。在此之前,不妨好好想想我们应该怎样与大自然和平共处,道法自然吧!
小思考,大智慧
你知道怎样与家人来一场小型的人工降雨吗?(提示:可使用热水、高身容器、冰块、保鲜纸和线香)
试观察以下实验结果,分析与下雨有甚么相似之处?
实验过程:
- 在容器中加入热水
- 在容器中加入点燃的线香
- 线香点燃约1分钟后,用保鲜纸把容器顶部封上
- 用袋子盛着冰块,放在容器顶部等待5至10分钟
备注:要注意倒入热水和燃点线香应由家长负责,避免受伤。
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参考答案
容器上方会有大量烟雾,模拟了水蒸气上升的过程,但注意水蒸气是肉眼不能看见的,所以实验中用了线香的烟雾让水蒸气上升的过程可以被看见。而保鲜纸则会积累水滴,大水滴接连掉落,模拟了水蒸气在高空遇冷后,会凝结成水点,水点积聚一定重量后掉下,便代表着你们成功完成了一场人工降雨。
本栏逢周四刊登,由教育评议会邀请资深中小学老师、校长及大学讲师撰稿,旨在为学生提供多元化的STEAM学习材料,引发学生探求知识的兴趣,将学习融入生活,培养学生的世界观、敏锐的触觉、积极学习的态度。
文:中华基督教会基慧小学(马湾) STEAM统筹主任黄润权、中华基督教会基慧小学(马湾)科学科老师褚鸿鹏

















