揭秘冬季我国大气的两大主角(1)
在有关天气形势的播报中，我们常常会听到“冬季我国北方大部分地区被强大的西伯利亚高压控制，北太平洋上形成强大的阿留申低压中心”。这两个对应的气压中心是怎样形成的？它们为什么会成为冬季我国大气舞台的主角？除了这两个气压中心外，全球其他地方还有没有这样对全球有巨大影响的气压中心？
下面就让我们从气压说起。
空气不“空”
当人们谈到某一件东西质量很轻时，常会说：“它轻得和空气一样。”这种说法其实是习惯性的错误。古希腊时，柏拉图等一些哲学家就已经假定空气是有质量的了，只不过他们并没有找到令人信服的方法来证明。“空气没有质量”的错误概念一直延续至l7世纪，直到伽利略做了一个实验才将其推翻：用气泵向一个大玻璃瓶子里打足气，然后用天平称重。当天平平衡以后，再把瓶口打开，这样，瓶子一侧就变轻了；放砝码那边相对变重了。这是因为打进去的空气逸出一部分，瓶子减轻的质量就是跑走的那部分空气的质量。实验足以说明，空气不“空”，它是有质量的。
伽利略还曾做过测量空气“相对体积质量”的实验，测得单位体积内空气的质量大约是水的质量的1/400。后来，人们进行了更加精密的测量，知道水与空气的质量比是773∶1。
经过计算，一个普通房间里有几十千克空气，大的房间可达上百千克。北京首都体育馆内的空气重达500吨。由此说来，空气的质量相当可观，地面上每平方米面积上大约要承受10吨重的大气压力。人类生活在大气的最底层，一个中等身材的人，表面积为1.5平方米，他要承受15吨的大气压力。可是我们为啥感觉不到这些大气压力呢？道理其实很简单，因为人体内也有空气，也受到同样的大气压力，并且这个压力和外面的大气压力一样大，人体内的大气压力和外部的大气压力保持着平衡，所以人体能适应这样大的大气压力。
马德堡半球实验
大氣是否存在压力这个问题曾是17世纪德国科学界争论的中心。德国有名的自然哲学家格里克决心用一系列的实验证明大气压力的存在。他制作了两个坚固的铜半球，合起来成为一个空心铜球，其直径为37厘米。这两个铜半球做得很精密。格里克把铜球密封起来，并连接一根导管，通过导管用抽气机把空气抽出，使球内接近真空。球壳外面受到外界的巨大空气压力，两个半球因此而被牢固地挤压在一起，无法掰开。这个力到底有多大呢？
一天，格里克让两名身强力壮的驭手把两匹马分别拴在铜球两边。一声令下，两匹马用尽力气各自向前，力图分开铜球，铜球却安好无恙。紧接着，两名驭手不断增加马匹数，希望拉开铜球，一直增加到16匹马对拉，才把两个铜半球分开。1654年5月8日，身为马德堡市长的格里克在德国雷根斯堡首次表演了对抗赛式的马拉半球实验。人们从四面八方汇集过来，就连神圣罗马帝国的皇帝也来观看表演。人们终于信服了大气压力的存在。
对于气压，我们可以得出这样一个定义：气压是作用在单位面积上的大气的压力，即在数值上等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱所受到的重力。气压的国际制单位是帕斯卡，简称帕，符号是Pa。气象部门可以通过多种仪器准确地测出大气压力。
全球气压怎样分布
我们知道，地球上不同纬度地区所得到的太阳辐射是不同的，因而气温的高低也随纬度而变化，气压也同时跟着变化。风总是由气压高的地方吹向气压低的地方，从而在地球上形成不同的气压带和风带。地球上分布有7个气压带，是根据其所在的地理位置命名的。西伯利亚高压和阿留申低压就分属于这7个气压带中“极地高气压带”和“副极地低气压带”的成员。这7个气压带分别是：
第一，赤道低气压带。在赤道及其两侧南北纬5°之间的地带，是太阳高度角最大的地带。这里接受的太阳光照最多，地面增温也高，接近地面的空气受热膨胀上升，空气减少，气压降低，这样就形成了一个低气压带。
第二，副热带高气压带。由赤道低气压带上升的气流，因为气温随高度升高而降低，空气渐重，在距地面4～8千米处大量聚集后转向南北方向扩散运动，同时它们还受重力影响，气流边前进边下沉，各在南北纬30°附近下沉到近地面，使低空空气增多，气压升高，形成了南北两个副热带高气压带，属于暖性高压。
第三，副极地低气压带。这个气压带在南北纬60°附近，处于副热带高气压带和极地高气压带之间，是一个相对的低气压带。
第四，极地高气压带。南北两极及其附近是地球纬度最高的地区，这里的太阳高度角最小，接受的太阳光热也最少，终年低温，空气冷重下沉，地面空气多，气压较高，由此形成南北两个极地高气压带，它是由热力原因形成的冷高压。
全球气压带
上述7个气压带是在假设地球不自转的基础上形成的；可是，地球一直在自转和公转，因此，这7个气压带的形成过程中就伴随着空气的运动。空气运动的方向总是从高压指向低压。大气在从高压区流向低压区的运动过程中，也随着地球自西向东转动。这使得大气还要受到一个由于地球自转而产生的力的影响，这个力就是地球自转偏向力，也叫科氏力，它在北半球总是使运动着的大气向右偏斜，在南半球总是向左偏斜。这样一来，风的运动方向就不是直接由高压指向低压，而是在北半球发生了右偏，北风变成了东北风；南半球发生了左偏，南风变成了东南风。
西伯利亚地区和西伯利亚高压
一提起“西伯利亚”，你一定会联想到“寒冷”二字。西伯利亚是俄罗斯境内北亚地区的一片广阔地带。西起乌拉尔山脉，东迄太平洋，北临北冰洋，西南抵哈萨克斯坦中北部山地，南与中国、蒙古和朝鲜等国为邻，面积1276万平方千米，除西南端外，全在俄罗斯境内。 (王奉安)
下面就让我们从气压说起。
空气不“空”
当人们谈到某一件东西质量很轻时，常会说：“它轻得和空气一样。”这种说法其实是习惯性的错误。古希腊时，柏拉图等一些哲学家就已经假定空气是有质量的了，只不过他们并没有找到令人信服的方法来证明。“空气没有质量”的错误概念一直延续至l7世纪，直到伽利略做了一个实验才将其推翻：用气泵向一个大玻璃瓶子里打足气，然后用天平称重。当天平平衡以后，再把瓶口打开，这样，瓶子一侧就变轻了；放砝码那边相对变重了。这是因为打进去的空气逸出一部分，瓶子减轻的质量就是跑走的那部分空气的质量。实验足以说明，空气不“空”，它是有质量的。
伽利略还曾做过测量空气“相对体积质量”的实验，测得单位体积内空气的质量大约是水的质量的1/400。后来，人们进行了更加精密的测量，知道水与空气的质量比是773∶1。
经过计算，一个普通房间里有几十千克空气，大的房间可达上百千克。北京首都体育馆内的空气重达500吨。由此说来，空气的质量相当可观，地面上每平方米面积上大约要承受10吨重的大气压力。人类生活在大气的最底层，一个中等身材的人，表面积为1.5平方米，他要承受15吨的大气压力。可是我们为啥感觉不到这些大气压力呢？道理其实很简单，因为人体内也有空气，也受到同样的大气压力，并且这个压力和外面的大气压力一样大，人体内的大气压力和外部的大气压力保持着平衡，所以人体能适应这样大的大气压力。
马德堡半球实验
大氣是否存在压力这个问题曾是17世纪德国科学界争论的中心。德国有名的自然哲学家格里克决心用一系列的实验证明大气压力的存在。他制作了两个坚固的铜半球，合起来成为一个空心铜球，其直径为37厘米。这两个铜半球做得很精密。格里克把铜球密封起来，并连接一根导管，通过导管用抽气机把空气抽出，使球内接近真空。球壳外面受到外界的巨大空气压力，两个半球因此而被牢固地挤压在一起，无法掰开。这个力到底有多大呢？
一天，格里克让两名身强力壮的驭手把两匹马分别拴在铜球两边。一声令下，两匹马用尽力气各自向前，力图分开铜球，铜球却安好无恙。紧接着，两名驭手不断增加马匹数，希望拉开铜球，一直增加到16匹马对拉，才把两个铜半球分开。1654年5月8日，身为马德堡市长的格里克在德国雷根斯堡首次表演了对抗赛式的马拉半球实验。人们从四面八方汇集过来，就连神圣罗马帝国的皇帝也来观看表演。人们终于信服了大气压力的存在。
对于气压，我们可以得出这样一个定义：气压是作用在单位面积上的大气的压力，即在数值上等于单位面积上向上延伸到大气上界的垂直空气柱所受到的重力。气压的国际制单位是帕斯卡，简称帕，符号是Pa。气象部门可以通过多种仪器准确地测出大气压力。
全球气压怎样分布
我们知道，地球上不同纬度地区所得到的太阳辐射是不同的，因而气温的高低也随纬度而变化，气压也同时跟着变化。风总是由气压高的地方吹向气压低的地方，从而在地球上形成不同的气压带和风带。地球上分布有7个气压带，是根据其所在的地理位置命名的。西伯利亚高压和阿留申低压就分属于这7个气压带中“极地高气压带”和“副极地低气压带”的成员。这7个气压带分别是：
第一，赤道低气压带。在赤道及其两侧南北纬5°之间的地带，是太阳高度角最大的地带。这里接受的太阳光照最多，地面增温也高，接近地面的空气受热膨胀上升，空气减少，气压降低，这样就形成了一个低气压带。
第二，副热带高气压带。由赤道低气压带上升的气流，因为气温随高度升高而降低，空气渐重，在距地面4～8千米处大量聚集后转向南北方向扩散运动，同时它们还受重力影响，气流边前进边下沉，各在南北纬30°附近下沉到近地面，使低空空气增多，气压升高，形成了南北两个副热带高气压带，属于暖性高压。
第三，副极地低气压带。这个气压带在南北纬60°附近，处于副热带高气压带和极地高气压带之间，是一个相对的低气压带。
第四，极地高气压带。南北两极及其附近是地球纬度最高的地区，这里的太阳高度角最小，接受的太阳光热也最少，终年低温，空气冷重下沉，地面空气多，气压较高，由此形成南北两个极地高气压带，它是由热力原因形成的冷高压。
全球气压带
上述7个气压带是在假设地球不自转的基础上形成的；可是，地球一直在自转和公转，因此，这7个气压带的形成过程中就伴随着空气的运动。空气运动的方向总是从高压指向低压。大气在从高压区流向低压区的运动过程中，也随着地球自西向东转动。这使得大气还要受到一个由于地球自转而产生的力的影响，这个力就是地球自转偏向力，也叫科氏力，它在北半球总是使运动着的大气向右偏斜，在南半球总是向左偏斜。这样一来，风的运动方向就不是直接由高压指向低压，而是在北半球发生了右偏，北风变成了东北风；南半球发生了左偏，南风变成了东南风。
西伯利亚地区和西伯利亚高压
一提起“西伯利亚”，你一定会联想到“寒冷”二字。西伯利亚是俄罗斯境内北亚地区的一片广阔地带。西起乌拉尔山脉，东迄太平洋，北临北冰洋，西南抵哈萨克斯坦中北部山地，南与中国、蒙古和朝鲜等国为邻，面积1276万平方千米，除西南端外，全在俄罗斯境内。 (王奉安)