大气中的物理现象无处不在，从天空中悠然飘过的云朵，到清晨弥漫的薄雾，再到一场场的雨水洒落。这一切都是大气物理性质的奇妙展现。在日常生活中，温度、气压、空气湿度等气象要素是我们与大气互动的桥梁。它们决定着我们穿什么衣服、选择何时出行，还直接影响到农业、交通和城市规划等方方面面。这些貌似简单的数字和现象，背后蕴含着大自然的法则和规律。
在气象学之旅的第一篇文章我们探讨了大气层的分层结构及形成的奥秘。这一篇文章，我们将探讨大气的物理性状，了解它们是如何相互作用，如何塑造我们周围的环境。更深一步的了解基本的气象要素。让我们一起踏上这场关于大气物理性质的探险之旅，深入了解大气的物理性质，揭开大气的神秘面纱。
气象要素，是指表明大气物理状态、物理现象的各项要素，涉及气象学中的气温、气压、温度、降水、风和能见度，它们之间存在紧密的关系，彼此相互影响，共同塑造着我们周围的气象环境。深入了解这些要素的作用有助于更好地理解天气现象和预测气象变化。
温度有很多种定义，举例子来说，温度可以用来测量热度流失的趋势，或者可以用来简单的测量热或冷。另外一种温度的解释是用来测量分子运动的活跃性。物体内部大量分子做无规则运动所具有的能量叫分子动能。在一定的体积范围内，分子掌握的动能与分子移动的速度成平方关系。由许多分子组成的物质的平均动能，我们通常用温度来衡量它的大小，温度越高，那么平均动能越大。当所有分子的移动都停止的时候，这时候的温度称之为绝对零度0K（-273°C），积冰融化的温度是273K（0°C），水的沸点温度是373K（100°C）。
人类生活在近地面，因而我们更关注的是地面大气温度。地面大气温度一般指地面以上1.25米～2米之间的大气温度。不过物理角度的温度和生活体验中的温度差别还是很大的，因为“冷”、“暖”只是我们的感觉经验，也称之为“体感温度”。而我们的感觉经验受很多因素的影响，例如皮肤表层有没有神经细胞、神经细胞的密度、不同神经细胞感知到的温差、空气湿度、风速等。
构成大气的空气是有一定重量的，它们在地球引力的作用下被“吸”向地球。这个力就好像一只无形的手，在不断地挤压空气；而空气中的分子也不是好“惹”的，它们为了抵抗这个力，彼此之间推来挤去，就形成了压力，于是气压出现。气象学上的气压，是指单位面积上所受大气柱的重量(大气压强)，也就是大气柱在单位面积上所施加的压力。
气象站观测的地面气压（也称为本站气压、场面气压），它代表该地单位面积上空整个大气层的总质量。这是因为，除了在对流云中，大气在垂直方向都处于静力平衡状态，所以真空水银气压表中水银柱的重量就等于大气柱的重量，其数值在海平面上约为760mm高的水银柱重量，约1000hPa。
大气压还具有一定的变化规律。由于地心引力的作用，距地球表面近的地方，地球引力大，空气分子的密集程度高，撞击到物体表面的频率高，由此产生的大气压力就大。距地球表面远的地方。，地球吸引力小，空气分子的密集程度低，撞击物体表面的频率也低，由此产生的大气压力就小。因此在地球上不同高度的大气压力是不同的，位置越高，大气压力越小。
湿度，从字面理解就是干湿的程度，表示大气中的水汽含量。在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水汽越少，则空气越干燥；水汽越多，则空气越潮湿。在此意义下，常用绝对湿度、相对湿度以及露点等物理量来表示。天气预报里的湿度，通常说的是相对湿度，当相对湿度达到100%，意味着空气里的含水量趋于饱和，遇到光滑的墙面或者玻璃就容易凝结成水珠，这也就是梅雨季最常见的现象。
在大气压不变的条件下，空气中水蒸气的含量是随着温度不同而变化的，温度越高可容纳的水蒸气越多，温度越低可容纳的水蒸气越少。如果我们把一定气压和温度下的空气比作一个空杯子的话，那么温度越高，这个装空气的杯子的容量就会越大。
当温度一定时，绝对湿度越大，相对湿度就越大。
当温度一定时，空气中含有水蒸气的饱和量不变，如果绝对湿度增大，说明它越接近饱和量，同时也说明它占饱和量的百分比越大，所以它的相对湿度也必然越大。
当绝对湿度不变时，温度上升时，相对湿度反而下降。
当绝对湿度不变时，即空气含有水蒸气的量不变。温度上升时，空气饱和时的水汽含量也随之增大，而实际含水蒸气的量并没有发生变化，这样实际含水蒸气的量占饱和量的比例就缩小了，所以相对湿度就下降了。
降水是指大气中水汽凝结、降落的过程，包括降雨、下雪、冰雹等形式。大气降水时必有云，但有云未必有大气降水。组成云体的云滴、冰晶等体积很小，随着气流的运动会不断冲撞合并增大，当云滴体积增长到足够大，以致气流不能支持时才能形成水滴下降，在下降的过程中不被蒸发才会形成降水。 一般在高空形成的大冰晶在较暖气层中溶化后，和大水滴一起以雨的形式降落。如果气温低于0℃，来不及融化，就以雪、霰或冰雹等固态水的形式降落。
从云层中降落到地面的液态或固态水，降水是云中水滴或冰晶增大的结果。从雨滴到形成降水主要条件是三个：
-充足的水汽
-气温降低或者气流上升，空气中的水汽达到饱和状态
-足够的凝结核
亚里斯多德说“风是地球的呼吸”。其实风是指空气在水平方向上的运动。太阳光照射在地球表面，会使地表温度升高，地表的空气受热膨胀会变轻向上升。但是由于地表升温不一致，冷空气和热空气就会遇到一起。热空气上升后，低温的冷空气横向流入，上升的空气因逐渐冷却变重而降落，由于地表温度较高又会加热空气使之上升，这样的空气流动就会产生风。
风是一个表示气流运动的物量。风是向量，它不仅有数值大小（风速），还有方向（风向）。风力是指风吹到物体上所表现出的力量的大小。根据风吹到地面或水面的物体上所产生的各种现象，中国气象局于2001年以蒲福风力等级将12级以上台风补充到17级，超过17级的最高标准，称之为18级。
而风向是指风的来向，地面风用16方位表示，高空风常用方位图度数表示。
能见度是指视力正常的人在当时天气条件下，能够从天空背景中看到和辨出目标物最大水平距离。大气能见度是指物体能被肉眼看到的最大的水平距离，也指物体在一定距离时被肉眼看到的清晰程度。所谓“能见”，在白天是指能看到和辨认出目标物的轮廓和形体；在夜间是指能清楚看到目标灯的发光点。在空气特别干净的北极或是山区，能见度能够达到70-100km，然而能见度通常由于水汽、大气污染物而有所降低。例如大雾和霾时能见度可降至零，会对交通运输带来极大不利影响
文章来源于厦门飞龙，转载旨在分享，如有侵权请联系删除。免责声明：自媒体综合提供的内容均源自自媒体，版权归原作者所有，转载请联系原作者并获许可。文章观点仅代表作者本人，不代表环球物理立场。
环球物理，以物理学习为主题，以传播物理文化为己任。专业于物理，致力于物理！以激发学习者学习物理的兴趣为目标，分享物理的智慧，学会用物理思维去思考问题，为大家展现一个有趣，丰富多彩的，神奇的物理。
投稿请联系 [email protected]
