雨量计是由一个圆筒形容器和一个垂直面板组成，它便是用来测量降雨 量大小的仪器。它被放置在远离树木和建筑物的空旷区域，每次降雨之后，降 雨量便得到了测量。雪在融化之后也可以如此进行测量降雪量，就一般规律而 言，8到10英寸的降雪量差不多就等于1英寸的降雨量。
如果温度在0摄氏度以下，水便会结冰，空气中的水分也会形成绚丽多姿 的六瓣雪花，它们会顺着空气的流动随风飘舞，给茫茫大地覆盖上一层厚厚的 积雪。虽然雪自身的温度很寒冷，但它却能为它所覆盖的地表保存热量，因此 在严寒地区，有白雪覆盖的土壤便比没有白雪覆盖的土壤冻结得浅。所以在气 温差不多的情况下，在降雪量充沛的生活区，为了防止水管冻结，便没有必要 将水管埋得跟降雪量较少的地方一样深。
如果雨滴在空气中结冰了，便会以冰雹的形式降落到地面。冰雹在夏季较 为常见，主要是由于含有雨滴的上升气流，到达一定高空后遇冷而结冰，并且 一般会在降落之前夹杂着一些雪花。有时冰雹的个头很大，直径可达半英寸， 因此偶尔会对农作物和建筑物玻璃窗造成严重损害。
雨夹雪就是雪花和雨滴混合在一起从天空降落的天气现象。
78.美国的降雨量--从下页所附的美国雨量图上，我们可以看到全美国 降雨量的分布，并可按降雨量的大小将其分成四个不同的雨量带。尽管不同雨 量带之间的划分都是渐变过程，但总体依然清晰，它们也常常被分别叫做：北 太平洋斜坡、南太平洋斜坡、西部内陆区和东部地带。
在北太平洋沿岸地区，挟持着西风的暴风雨十分常见，尤其在冬天，这一 地带的西风狂暴而凛冽，其年降雨量大致在70英寸左右。
从加利福尼亚中部往南，降雨量呈逐渐递减的趋势，在其雨量最少的区 域，有时整个夏天滴雨不下，全年降雨量也不过15英寸。再参照一下之前附页 的等压线地图可以发现，干燥的热带无风带的高气压区，会在夏季向北部大范 围移动，这就让这一地区不能受到夏季湿润的西风吹拂，从而变成了恒久干旱 少雨的区域。
从喀斯喀特山脉以及内华达山脉一直延伸到第100经度的西部内陆区域， 大部分地区都很干燥，因为湿润的西风在翻越山脉时已经释放了自身所富含的 水分。而在山地和高原上，雨量往往很充沛，因为空气流经这里时，会由于温 度降低而致使水蒸气凝结，进而形成降雨。因此在南加利福尼亚一类的干旱地带，为保证农业丰收，灌溉也就成为必须。而山地与高原的充沛降雨则形成了 河流，这便为灌溉提供了非常充分的水资源，因此这一区域内的大部分地区， 会在不久的将来被充分开发，以供人类生产生活所需。政府目前也正在加紧建 设这一地区的灌溉设施。
从第100经度到大西洋沿岸的区域内，降雨量变化较大，不同的雨量地带 对应着不同的农作物生长范围，其变化正好彰显了不同作物对雨量的需求规 律。在这一地带，降雨量向东逐渐递增，原因是从墨西哥湾和大西洋吹来的南 风和西风为这一地带提供大量的水汽，让这里常年风调雨顺，年平均降雨量大 致在30－60英寸。
79.电
实验82：在桌面上放一些小纸屑或者小海绵颗粒，然后拿一根玻璃棒在绸 布上摩擦后，靠近这些小颗粒。然后再用一根蜡皮棒或者橡胶棒在法兰绒或者 动物皮毛上摩擦后，做同样的实验，注意观察这些小颗粒的反应。
实验83：将一根玻璃棒在绸布上快速摩擦后，悬挂在一根类似于实验12中 所用的钢丝吊索上，再拿一根用绸布摩擦过的玻璃棒，将其一端靠近悬挂玻璃 棒的一端，它们会相互吸引还是相互排斥？又拿一根用皮毛摩擦过的橡胶棒， 将其一端靠近悬挂玻璃棒的一端，这次是相互吸引还是相互排斥呢？
实验84：在环架上用丝线悬吊一个小海绵球，拿一根用绸布摩擦过的玻璃 棒靠近它，但不让二者接触，观察小海绵球的反应。再用该玻璃棒接触小球， 它还是之前的反应吗？又拿一根用皮毛摩擦过的橡胶棒靠近小球，它跟刚才用 玻璃棒靠近时反应一样吗？用该橡胶棒轻轻接触小球，它又有什么反应？现在 再拿一根用绸布摩擦过的玻璃棒，靠近刚才与橡胶棒接触过的小球，玻璃棒会 吸引还是排斥小球呢？
实验85：在环架上用铜丝悬挂一个小海绵球，铜丝不能粗过一般的线绳， 并将铜丝在小球上随便缠上几圈，再拿一根用绸布摩擦过的玻璃棒靠近小球， 它的反应跟刚才用丝线悬吊时一样吗？再让小球与玻璃棒接触，其反应也跟刚 才用丝线悬吊时一样吗？再用橡胶棒做同样的实验。
古希腊人早就发现，有些物体比如琥珀在摩擦之后会吸引轻小物体。这 一特性后来就被叫做摩擦起电，英语里面的"电"这个词就来源于希腊语"琥 珀"这个词。在刚才的试验中我们已经看到，用丝绸摩擦过的玻璃棒和用皮毛 摩擦过的橡胶棒，各自带有不同性质的电，且同性相斥，异性相吸。这两种电 就是正电和负电。
是否只存在这两种性质的电，似乎还没有确定性的结论，但就电的日常现 象来看，它们都只表现出两种电性，因此通常人们都基本认同这个结论③。在 实验84中我们发现，用丝线悬吊的小海绵球与带电物体接触后也会带电。而实 验85则告诉我们，如果小球被铜丝悬吊，则不会发生这个现象，因为铜丝会将 小球所带的电完全导走。像铜这样能够导电的物体叫做导体，而那些像丝绸一 类不能导电的物体便叫做绝缘体。
实验86：将一台静电机开动起来，拉动把手，离火花远一点，在过程中观 察火花的状态。它是沿着直线运动的吗？在把手之间放置一张硬纸板，让其边 缘正好不挡住它们的相互运作。在火花运动的方向上，硬纸板上会发生什么现 象？再将硬纸板完全遮住其中一个把手，现在电火花会穿过纸板吗？拿一根有 尖头的金属丝绕在每个把手上，并在把手上伸长两到三英寸，再开动机器，现 在火花会在把手间跳跃吗？一些房子为什么要安装避雷针？
在18世纪中叶，本杰明·富兰克林通过他著名的风筝实验，证明了闪电其 实就是云层与大地或者不同云层之间的放电现象，这个放电过程跟静电机上的 放电其实很类似。云层所带的电荷会将大地表面的另一种电荷吸引过来，并在 很高的物体上不断积累。如果吸引力足够大，云层和高物体之间就会放电，我 们就说该物体被雷击中了。
如果高物体有一个尖点，比如避雷针尖，电量便会向这个尖点上积累，之 后它便会让电量逐渐地释放，以免形成大电流造成破坏。当然了，避雷针必须 用导体构造，而且必须与地面接通。
80.雷雨--在闷热的夏季午后，常常可见浓重的云层不断翻涌，最终遮蔽 整个天空。不一会儿，云层所覆盖的地方狂风大作，云层则纷纷朝着风的反方 向运动。当带雨云不断靠近，一种我们叫做雷阵风的强力狂风也开始在暴风雨之 前呼啸，然后闪电烈烈，雷声隐隐，暴风雨已经越来越近。先是雨滴开始落下， 一般半小时后便成了倾盆大雨。渐渐地，云层又开始慢慢移开，天空又清晰明 朗起来，还有可能出现一架彩虹挂在天边，增加了这风雨天地的澄明之美。
雷雨是由湿热空气上升形成气流，并不断吸入周围空气而导致。上升空 气所含的水分不断凝结，形成了厚重的云层，并带有电荷。当电荷不断累积， 放电时便形成了闪电。放电一定会沿着电阻最小的路线，因此闪电非常没有规 则，并且总是分叉很多。由于高物体很容易为云层放电提供路径，故而在雷雨 天，远离树木和高大建筑物最安全。
闪电会极其强烈地搅动空气，这个过程就形成了我们听见的隆隆雷声， 就像开枪时空气被激烈搅动而形成枪声一样。由于声音的传播速度为每秒5英 里，而闪光几乎是瞬时的，因此不同地方的云层放电所形成的雷声，会在不同 时间到达我们的耳朵，云层和周围山地还会让雷声形成隐隐回声，在大地上沉 吟回荡。也正因如此，我们才总是在看见闪电之后才听到雷声，且时间间隔一 般在5秒钟左右。
在傍晚频繁出现的闪电叫做热闪电，一般它们会出现在地平线上，它们一 般是地平线以下的地区的闪电被云层反射而形成。雷雨也会发生在冬天，这在 热带地区比较常见。
81.电力通讯
实验87：将一根铜丝线的一端接在干电池的一极上，另一端接在一台电报 机的接线柱上，在其另一个接线柱上也接一根铜丝线，另一端与电报按键的接 线柱相连，再将电报按键的另一个接线柱与刚才的干电池的另一极相连。当按 键被按下时，电路就接通了，电报机也就嘀嘀作响。如果能找到一个继电器的 话，可将电报机移除，将继电器按照同样的方式连接起来。
将继电器的一个接线柱与电报机的一个接线柱相连，继电器另一个接线 柱则与干电池的一极相连，然后再将干电池的另一极与电报机的空余接线柱相 连。当继电器让回路接通后，电报机便会发出声音，这就是在电报局简单的办 公室里面常有的装置。实验中前半部分用到的电报机也可以换成电铃，当按键 按下时，电铃会发出响声，这其实就是一个简单的门铃装置。
除了摩擦可以产生电，一些化学反应也可以产生电，人们因此还发明了许 多种类的电池。其中最简单的，是将一块铜片和一块锌片分开相对放置在一个 盛有稀硫酸的器皿中，不过这样的电池提供的电流非常微弱，因此干电池现在 已经成为了最常用的电池组部件。
关于原电池与电流的发现历史十分有趣也非常重要，但是说来话长，这里 就不详细探讨了。在1832年，一个名叫塞缪尔·F·B·莫尔斯的美国人发明 了商业电报，这是远途信息传输方面的一次巨大进步。它所使用的设备就是刚 才实验中我们接触到的按键和发报器，发报器就类似于将我们在实验14中用到 的电磁铁装置，用弹簧与一块熟铁片连接而成。当这块铁片与磁铁接触后，便 会敲击另一块铁片并发出声音，同时输出图文信息，只要回路接通，发报器就 会运作，因此其发出的敲击声音也会有长有短。莫尔斯将这些长短不同的敲击声，按不同组合编排，让其分别代表不同的字母，这样我们就可以在不同地域 之间传输文字信息了。实验87就演示了电报的传递原理。
自从莫尔斯首次在华盛顿和巴尔的摩之间成功传送了第一份电报文件， 人们已经对电报传输系统做出了很多方面的改进，但发报器和按键一直沿用至 今。自1832年开始，陆地上各个地方都架设了电报线缆，海洋也环绕铺设了同 样的线路网络，这就让地球上一发生什么大事马上便会传遍全球，让地球人都 知道。再伴随着电话、无线电报、无线电话等电力通讯方式的加入，地球上各 地区的距离被大大拉近了，以至于现在每个地方都知道地球上其他地方正在发 生的一切。直到今天，人们都还没有找到另外一种形式的能量，可以像电能一 样被如此广泛地利用于人类生活的方方面面。
82.龙卷风与龙吸水--有些时候，引起雷雨的气象因素过于强烈，以致 除了暴风雨之外，它们还可以形成猛烈的内向气流，并伴随着狂暴的涡流运 动，我们把这样的激烈暴风雨就叫做龙卷风。在它的内部，温暖潮湿的空气快 速上升并延展为一个漏斗状云层，其顶点倒悬于大地表面。在漩涡的中心，空 气压力极小，因此涡流的卷流速度非常巨大，在其所经之途，几乎无坚不摧。
一次龙卷风的覆盖范围一般是三十到四十英里长、四分之一英里宽的区 域，其前进速度在密西西比河流域大约为每小时20-50英里，且通常为东北 风。它们经常被错误地称为气旋。当这种类型的风暴发生在海面上的时候，便 会在漏斗气旋涡流中形成一根巨大的水柱，这就是我们所称的龙吸水。
83.气旋--人们发现西风带常常会出现大面积的暴风雨，这就是我们常 说的气旋。在气旋中心，大气压力比外部低很多，因此在气象地图上，这一区 域往往被标上"低压"标记。在这个低气压中心，四面八方的空气不断涌入， 但由于地球自转引起的偏差，持续的气流并不是直接吹向中心，而是产生了一 个巨大的涡流，致使气流在其中螺旋上升。
