如果水面的表面积很大，温度也很高，那水的蒸发量也就会非常大，且蒸 发的速度也会很快。在热带地区，每年蒸发的水量差不多达到表面积8英尺以下 的体积。这意味着，太阳的能量每年在热带地区每平方英尺的水面上，可以消 散500磅的水。而在极地区域，水的蒸发量差不多只有热气区域的十分之一。
每一年，地球上的各个水域都会蒸发掉大量的水。在许多地方，这些蒸发 掉的水分又会降落到它们原来所在的地方，但依然还有一大部分被风吹送到其 他地区，并降落在那里的陆地表面上，滋润着地球上的生命世界。
62.湿度--空气所保持的水分的多少，我们叫做湿度。如果空气已经含 有了它能保持的最大水量，则我们就说它已经饱和，或者说它已达到了露点。 空气中所含的水分的量叫做绝对湿度，而其所含水分的量与饱和时所含水分的 量的比值，叫做相对湿度。如果空气中含有大量的水分，我们就可以说它的湿度很高。当含有大量水分的空气被降温时，它便不再能保持之前那么多水分， 其中一部分便会以凝结的方式释放出来。
空气中的水分可以凝结形成很微小的水滴。在高空，便形成了云，但这些 小水滴也可以存在于地球表面附近。这种情况下，我们把这样的水分形态就叫 做雾，如果它在物体表面凝结，我们便叫它露水。
正如我们在实验73中测定露点一样，气象学者们通过许多观察与实验，也 将各种情况下空气的露点数据做成了表格，通过对比这些数据，我们便可以测 定空气的相对湿度。用来测定空气湿度的仪器就叫做湿度计。
63.大气状况对光的影响
实验75：让太阳光穿过玻璃三棱镜，投射在白色的墙壁上或者一张白纸 上，会出现什么现象？这些缤纷的色彩是从何而来的呢？不同的颜色是按怎样 的次序排列的？我们把这组由三棱镜折射开来的有色光序列，叫做光谱。
如果来自太阳的光通过一个三棱镜折射出来，便会像上面实验中看到的那 样，分成不同的颜色。实际上，物体之所来看起来有颜色，就是因为它吸收了 那种颜色的光，而反射了其他颜色的光。
光自身就有振动的能量，它能刺激我们的视神经，让我们感觉到它。光的 不同颜色，是由其各自不同的振动波长所导致。光从太阳传到地球，自然会被 它必须穿过的大气层所影响。如果空气中有大量烟雾或者灰尘，太阳看起来就 是红彤彤的。每当太阳下山，阳光从地平线上射向我们的时候，由于它穿过了 因靠近地面而含有大量灰尘的空气层，太阳总是呈现着红色的脸庞。如果站立 在高高的山峰之上，或者在一个大晴天，阳光普照万里无云的时候，我们仰望 天空，便会看见那一望无尽的蔚蓝。这两种不同的颜色，都是由于大气层对穿 行于其中的光线施加了影响所致。
有时在阵雨过后，天空会出现一道由不同颜色组成的美丽弯拱，这就是彩 虹。这是因为阳光被正在其他较远的地方降落的雨滴折射，分离出了不同颜色 的光，就像穿过了一个从旁边经过的三棱镜一样。
有时太阳和月亮会环绕着一圈光晕，其直径较小时，我们这叫做日冕；直 径较大时，我们叫做光环。这些光圈都是由于大气中水与冰的小颗粒对其施加 影响所致。
在某些特殊情形下，从远方物体过来的光被不同密度的空气层轮番反射折 射，观测者看到的影像，似乎存在于真实物体之外的另一个地方，就像照镜子时看到里面有个人一样。这就是海市蜃楼，或者叫幻影。它在沙漠地带或者大 洋海岸一带时有发生。
在高纬度地区，有时还会看见拱形或长条形的彩色光带照亮在北方的天 空，色彩和亮度千变万化绚丽多姿，有时它们极其明亮，在白天也能看见，这 就是极光，或者叫北极光。一般认为，它是带电粒子流穿越稀薄的空气层而形 成的。据测算，这些光带的高度可以达到数百甚至数千英里，因此稀薄的空气 层也很有可能延伸到这个高度。
64.温暖的大气层--太阳传输给地球表面的光与热都会穿过大气层。不 过人们发现，在高山顶部的温度一般都比山下的温度低一些。然而太阳的辐 射，即专业术语讲的日照，投向山顶单位表面积上的数量，应该是与投向山谷 单位表面积上的数量是一样的。既然热量减少了，那一定是由于除了热辐射可 能被遮蔽的另外一些原因。
每到春天，园丁想让植物生长快一点的时候，他们会给植物盖上一个盒 盖，其上表面由玻璃制成。盖上之后，盒中的温度会比外面的温度更高一些。 这是因为太阳的热辐射会被地面以某种方式吸收一部分，因此它们便不能像穿 进玻璃时那样容易地穿出去。
大气层对地表热辐射的影响就类似于这里玻璃的作用，它会阻止热量散播 出去，便也让大气外表面依旧保持寒冷。在山顶这样的空气较为稀薄的地方， 类似的效应会不那么明显，因此那里一般都相对较冷，并常年覆盖着皑皑白 雪。天空中漂浮的朵朵白云，会加强热量在大气中的保存。每当秋风渐起天气 转凉霜降已至，农夫会说，霜都是在晴朗的夜晚降下，而不是多云的晚上。其 原因就在于此。
也是基于同样的原因，人们经常会给农作物盖上一层纸给他们保暖，还会 在种越橘的沼泽地周围架起烟火来制造烟雾，以防止晚上结霜。因此大气层就 像一张地球的毛毯，保持了太阳辐射过来的热量，让地球表面得以温暖，跟晚 上毛毯保持我们身体的热量让我们温暖是一个道理。如果地球没有大气的保暖 作用，白天就会极其炎热，因为太阳光热会完全直接照射在地球表面上；而晚 上又会极其寒冷。这样一来，生命同样不会在地球上诞生。
据测算，如果地球没有大气，地球表面的疯狂温度在白天会达到350华氏 度，夜晚则为零下123华氏度。因此大气不仅仅对动植物的呼吸以及水分的保持是必需的，同时对太阳热量的保持也是必不可少的。月球就没有大气层，如 我们所知，那里一片死寂，毫无生机。
65.大气温度变化的原因
实验76：在一张边长12英寸的木板中心挖出一个边长4英寸的正方形孔 洞，在孔洞中牢固地安插一根1英尺长的正方形木管，边长也为4英寸，边缘与 孔洞正好吻合。将木管的内外表面都刷上黑色油漆，将木管另一端用合叶铰链 连接在一张2英尺长、16英寸宽的木板上，让铰链与木板的端头距离10英寸， 铰链与木管位于木板中线上，两边各留出6英寸木板。
找一个大晴天，将此装置放在户外的一张桌子上，并在木管口的桌面上放 一张白纸，让另一端始终朝着太阳，并分别在早上、中午、晚上找几个不同时 间，给白纸上被从木管中照射进来的阳光照亮的区域做上记号。为什么不同时 间白纸上被照亮的区域大小不一样呢？
在被管中阳光照亮的区域中心放一支温度计，记录下它在不同时间点的读 数，你能说说为什么这些记录的温度都不一样吗？整个实验中，暴露在阳光下 的区域都是一致的，故而请你画一个图表，来阐述一下太阳光热在不同状态下 的变化情况。
太阳光在一定表面上的辐射量，取决于它投射的角度。从插图65中可以看 出来，同样的辐射量，当其垂直射向物体表面的时候，远比其水平照射时所照 射的面积小。每30度的圆弧上，接受的照射量分别是2.5、7、9.5个单位。当然 这里假定太阳正好垂直照射地球赤道，就跟每年的春分秋分的时候一样。在这 两天，其他条件都不变的情况下，太阳照射到极地30度范围内的光照数量，只 有其照射到赤道偏北30度范围内的四分之一。
纬度与该地区接收的太阳热量有很大关系。当太阳垂直照射赤道北边地区 的时候，北半球白天长度就会增加，光照也更强，因此这期间该区域会接收到 更多的热量。在每年六月21日，北极点23.5度范围内，也即是北角范围内的区 域，会出现24小时的日照，北极点在这24小时中接收的热量，比赤道上某一点 在此日白天接受的热量要多出一倍。
尽管纬度与太阳热量的接收关系密切，但还是有很多其他因素决定着不同 地方的温度。就拿意大利威尼斯的例子来说吧，那里一年四季不冷不热，气候 非常温和。但与它差不多同纬度的加拿大蒙特利尔可就大不一样了，那里的温 度与降雨量会随着季节发生显著变化。
我们已经知道，随着海拔高度的变化，温度也会随之不同。这是因为高 度越高，那里的空气便越稀薄，好比只有一张薄薄的毛毯在保持热量，于是就 "高处不胜寒"了。同样的，不同的土壤类型也会影响当地的气温。如果土壤 类型是砂土，且当地也没什么植物的话，那白天便会受热极快，同时也会把热 量很快地反射到空气中，自然会让靠近陆地表面的空气在白天温度很高；到了 晚上，没有了太阳热量，白天的热量会很快散去，因此空气的温度也会变得很 低。在白天，一望无际的沙漠上的高温，让人完全难以忍受；而在晚上，旅行 的人们却必须盖上厚毛毯来保暖。
一个地方与海洋的距离，以及当地的风向，也会影响当地的温度。在地球 上有些地方，这甚至是影响气温的主要因素。因此，大气在任何地方的温度都 不是取决于单一的原因，而是很多因素综合作用的结果，比如纬度、高度、主 风风向、洋流、与海洋的距离、土壤类型等等。
地图上常常标明了不同的温度带，热带、温带、寒带，一目了然。但是， 这些不同的温度带，却与各自纬度区域并不是完全一致的。
66.显示区域温度的图解法--通常很有必要对一个地区的温度变化情况 有所了解，包括对其做记录并且长久保存。有一个办法就是拿一张地图，在每 个区域都标注上那里的温度，但这样一来，这张地图便会密密麻麻地布满数 字，难以辨认了。
还有一个更好的办法，而且它现在已经被广泛应用。那就是在绘制地图 时，先标注一个温度，然后画一条线让它穿过具有同样温度的所有区域，这样 的线我们叫做等温线，这种形式的地图便叫做等温线地图。在这样的地图上， 一眼便可以看出每个地方大致的温度情况，也能明白不同温度区域之间的关 系。有一个规则是，等温线不是每隔一度就画一条，而是每隔十度才画一条。
在绘制这类地图时，还会绘制一些只保留这些等温线而不标注数字的副 本。插图66中就是画出等温线之前的样子，只有温度数据，插图67就是画出了 等温线的样子了。而插图68，则是典型的只有等温线的图表型副本。如果我们 要给这类地图做个速写图的话，那多半应该是只有等温线的略图了。
用同样的方法，还可以绘制出记录各地气压状况的地图，只需将这里的等 温线换成一条穿过相同气压地方的线条即可，这些线条就叫做等压线。
美国国家气象局每天都会绘制出当天全国的气象地图，那上面既有等温 线，又有等压线。每天早上这些数据都会通过电子传输方式，发送到整个北美 地区的各个接收站。
67.气象地图--耗资甚巨的气象局不光美国有，世界上几乎所有发达国家 都有。气象数据的记录除了气象局的科研人员以外，远洋航行的船长们以及其 他许多气象观测者都会参与进来。他们将许多气象信息收集在一起，科研人员 们会将其汇总分析，然后制成覆盖全球的气象图。如此年复一年，气象信息与 数据收集得越来越多，因此在它们基础之上绘出的气象图也便越来越可靠了。
这类气象图表有极大的应用价值，因为它们为我们展示了世界每一个地区 的气候状况。这些汇集在一起的数据与信息，每年都为人类的商业贸易活动起 到了巨大的参考作用，同时还挽救了无数人的生命以及数额巨大的人类财富。 上两页的插图便分别是每年一月和七月的全球等温线地图。
68.陆地与海洋温度--我们在实验27中已经知道，水具有很好的保持热 量的能力。在炎炎夏日，水升温的速度远远赶不上水面空气的升温速度，因此 它会持续地从空气中吸取热量，从而也降低了空气的温度。在寒冷的冬季，水 散热的速度也相对较慢，因而也会比空气更温暖一些，自然也会持续地向外散 发热量。这样的话，广阔水域上面的空气的温度变化，自然就比陆地上的空气 来得缓慢。
当空气随着海风从海洋吹到陆地，便让那里夏天变得凉爽，冬天变得温 暖。这样，靠近海洋的地方的气温变化，便与海洋的冬暖夏凉产生了关联。而 远离海洋的地方，四季的温差就明显得多了。在海洋中的一些小岛上，一年四 季几乎感觉不到气候的变化，而在内陆一些地区，夏天的平均温度可能比冬天 的平均温度高出一百多度。
69.大气压在地球表面的分配--从第165页和166页中的每年一月和七月 全球等压线地图可以看出，大气压跟温度类似，被大陆板块的分布深深影响。 在南纬40°附近，几乎没有什么陆地，那里的等压线就很有规则，方向平顺且 几乎与纬线平行。在北半球对应的地方，等压线就明显被陆地所影响，当然海 洋对它们的影响力依然是决定性的。
在北半球，陆地与海洋的分布比较均衡，但是陆地对大气压力的影响也一 目了然。冬天，高压区和低温区都出现在陆地上，但是在夏天，却是低压区和 高温区出现在陆地上。从这里我们可以得知，陆地的升温与冷却都远远快于海 洋，并且热空气比冷空气轻得多。
在冬夏两季，赤道两边各有一个显著的高压区，但它们并不固定，会南北 移动。在夏天，北半球的高压区，会到达它可能出现的最北边。