作者：凤凰科普编辑部
出版社：清华大学出版社
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奇妙莫测的自然试读：
前言
科学并不遥远，它渗透在我们身边的每个角落和现象里，无论是刮风、下雨、打雷、闪电，这其中都包含了各种科学知识。大自然是非常神奇的，它可以让小小的蝗虫和蚂蚁变成巨大的灾难，也可以让庞大的恐龙和老虎“从地球上消失”。在大自然中有神秘莫测的各种灾难，有坐姿多彩的各种现象，还有让人惊奇不已的各种知识。我们可以借助大自然的力量，也会因为自己的污染而让大自然变得疯狂。越了解自然，我们就越会发现自然和我们的生活联系如此紧密。
本书精挑细选了大量新奇有趣的自然现象和知识，而且这些现象和知识也与我们的生活息息相关，从而可以提高孩子的阅读兴趣。另外，本书为了避免大部分科普读物枯燥无味的问题，还配备了大量的漫画。这些漫画并不是单纯的插画，而是一个完整的故事，可以让你在笑声中完成对相应知识的消化和理解。
本书有凤凰科普编辑部创作，参与本书编写的人员有陈刚、张可、蒋福玲、王楠、黎小珍、耿璐、朱雪琴、张雪华、吴颖、覃宗艳、杨远星、马东营、杨辉丽等。由于时间仓促，价值作者水平有限，书中的缺点和不足之处在所难免，敬请读者批评指正。
神奇的天气预报
看到这个标题有没有想到电视上7点35准时响起的天气预报的音乐呢？每天都有人站在那块画着中国地图的气象图前指指点点，仙手所指哪些地方的人们第二天出行要准备雨具，哪些地方的人要准备加厚衣服等。
秘密档案
天气预报是怎么制作出来的？看看下面的图你就明白了。
看到了吧！然后这些天气信息就会通过各种方式传播给大众。
你一定不知道
你是不是以为电视中的预报员都是站在彩色的云图前播报的呢？真实情况会让你大跌眼镜！其实预报员只是站在一块蓝色的大幕前，看着前面的一块显示着气象云图的屏幕，然后对着蓝幕指指点点的。
你肯定会问，他怎么能指得那么准呢？这就是长期训练的结果啦！而内容则全靠预报员的死记硬背！别看他们每天就是在屏幕前说两句话，幕后流的汗水可不少呢！
你一定很好奇为什么要这样做呢。其实这样做的目的就是为了让电视图像更加清晰。因为如果直接把画面放到屏幕上的话，效果不好，会出现抖动、光点等。
科学家画廊
1854年11月14日，沙皇俄国同英法两国爆发了克里木战争，这是一场规模巨大的海战。当时，双方正在海上激战，风暴突然降临，最大风速超过每秒30米，海上掀起了万丈狂澜，使英法联军险些全军覆没。
事后，英法联军仍然心有余悸，于是当时的法国巴黎天文台台长勒佛里埃便收集了1854年11月12至16日共5天当地的天气情报。经过认真的分析，勒佛里埃查明黑海风暴来自茫茫的大西洋，自西向东横扫欧洲，出事的前两天，即1854年11月12日和13日，欧洲西部的西班牙和法国已先后受到了它的影响。
勒佛里埃望着天空飘忽不定的云层，陷入了沉思……
然后，在勒佛里埃的努力下，最终促使法国成立了世界上第一个正规的天气预报服务系统。
猜猜看
那张彩色的天气预报云图总是有那么多的符号。你知道那些符号都是什么含义吗？
答案：雾、雨转晴、冰雹、台风及其中心、小雪。如果你不知道的话，就要恶补喽～～～
试一试
中国民间有很多关于天气的俗语。很多还是蛮有科学道理的。让我们来看一下。
星星稠，满街流——晚上的时候可以看看天。如果天上黑蒙蒙的没有星星，忽然天空中出现某一块星星很稠密，那么，这种现象就表示风雨不久就要来临。“雷公”先唱歌，有雨也不多——夏天的时候，如果先打雷才下雨，那么这场雨只是场阵雨，而且雨量不会很大。
连起三场雾，小雨下不住——连续几天有雾，接下来几天一定会是持续的阴雨天气。
鲜为人知的故事
2003年8月14日，美国、加拿大发生了北美历史上规模最大的停电事故，影响到了五千多万人的生活。事后统计，停电当天，纽约市发生了60起严重火灾，电梯救援行动多达800次，紧急求救电话接近8万次，急诊医疗服务求助电话也创纪录地超过5000次。美国三大汽车制造厂也停止生产、地铁停驶、交通阻塞、飞机延误，民众生活面临种种不便。
而这次事故的始作俑者，就是“太阳风暴”这一极端的空间天气变化。太阳风暴是由太阳喷射的高速带电粒子流形成的。太阳风暴袭击地球时，会使地球磁场产生磁暴，造成输电网络瘫痪。
其实这也是一种天气，只是和我们通常说的天气不同。它是空间天气，从这次事故来看，监测空间天气也是很有必要的！
疯教授的怪问题
动物也能预报天气！选择下列能预报天气的动物：
A．羊
B．青蛙
C．麻雀
答案：ABC
很多动物对天气很敏感。我们平时也可以通过动物的一些反应判断天气。我们拿麻雀来做个例子：冬季里，如果发现麻雀在忙忙碌碌收集食物，这一般表示3～5天内将要下雪。夏秋时节天气闷热，麻雀感到身痒，便会飞到浅水的地方洗澡散热，这种情况将预示一两天内会有雨；如果大群麻雀洗澡，就表示未来会有大到暴雨！
风到底有多大
试想一下，在炎热的夏天，你从游泳池里出来，身上还有残留的水珠，然后，一阵风吹过来……一定会让你冷得想骂街吧！但是，我们又会在炎热的夏天开风扇，人为地制造风给我们的日常生活带来凉爽。这就是让人又爱又恨的风。那么风是怎样形成的呢？风又能刮多大呢？
秘密档案
虽然太阳离地球很远，但是太阳对地球表面的温度有很大影响。太阳光照射在地球表面时，会使地表温度升高，地表的空气受热膨胀变轻而往上升。热空气上升后，温度低的冷空气就会补充进来，上升的空气因逐渐冷却变重而降落，而补充进来的空气由于地表温度较高又会加热上升，就这样，空气的流动便产生了风。
风的直接成因就是水平方向的气压差，不过除此之外它还受地球自转、地形、水域等方面因素的综合影响。比如在某个局部地区，可能会因为山地地形的原因而产生龙卷风或者山谷风等，有些局部受热不均等原因还会产生巨大的风暴。一般而言，某个区域的空气分子越多，那个区域的气压就会越大。那么风是向哪个方向移动的呢？答案是从高气压向地气压移动。因为风具有移动性，所以衡量风一般会用两个参数，那就是风向和风速。风向就是风的来向，风速就是风移动的速度。你一定不知道
18世纪初，英法两国刮过一场百年难遇的大风，威力到底有多大呢？这次大风吹毁了400座风力磨坊、800座房屋、100座教堂、400多条帆船，并有数千人受到伤害，25万株大树连根拔起。如此大的风都能媲美海啸了！仅就拔树一事而论，大风在数秒钟内就发出了1000万马力（即750万千瓦；1马力等于0.75千瓦）的功率！
风的分级
热空气和冷空气的温差大小等因素决定了风的流动速度。我们平常感觉到的风都是风力较小的风，风力较大的风可以拔起树木、吹倒房屋。那么，风都有多大的速度、哪些级别呢？
我们平时常见的大风也就是7～8级，顶多也就9～10级。再高级别的风对人类来说就属于灾难了。
科学家画廊
其实在古时候，就有人对风速做了相关的研究，这个人就是中国古代的李淳风。李淳风是生活在一千多年前的唐代人，当时并没有像现在这样的精确测量风速的仪器，所以他只能根据风吹物体形成的现象来判断风速。
李淳风在《现象玩占》这本书里写道“动叶十里，鸣条百里，摇枝二百里，落叶三百里，折小枝四百里，折大枝五百里，走石千里，拔大根三千里。”
大概的意思就是说，风吹动树叶的时候，风速是日行十里；如果树叶沙沙响了，风速是日行百里；枝叶摇动，风速二百里；将叶子吹落，风速三百里；刮断小的枝条，风速四百里；刮断大枝条，风速五百里；吹动石头，风速一千里；将树根拔起，风速三千里。
此外，他还根据上面所说的各种现象，仔细地为风速进行了评级，他将风速分为八级“一级动叶，二级鸣条，三级摇枝，四级坠叶，五级折小枝，六级折大枝，七级折木、飞沙石，八级拔大树及根。”
这是有记录的世界上最早的风力等级，而且这个风力等级和国外传入的风力等级比较相差不大。
李淳风关于风力等级的明确解释要比国外相关研究早很多年，在国外直到1805年，英国人蒲福才根据经验将风力划分成13级。
除了普通的风有分级外，龙卷风也有分级。目前比较通用的是日裔美籍教授藤田哲也提出的分级方法，也被称作“藤田级数”。这个分级方法是1971年提出的，后来在2004年做的修正，并于2007年启用。他将龙卷风分为6级，EF 0级就相当于11～13级风，而EF 5级就要远超17级以上的风了，由此可见龙卷风的风速非常高。猜猜看
为什么我们说“冬天穷得喝西北风”？
答案：我们国家所处的位置北面（西伯利亚）是陆地，南面是海洋。陆地升温快，降温也快，所以陆地夏季温度相对要高，形成低气压中心；冬季温度相对要低，形成高气压中心。这样，冬天，风从陆地吹向海洋，再加上北半球向右的地转偏向力的作用，形成西北季风。相反的，在夏天，风从海洋吹向陆地，加上地转偏向力的作用，形成东南季风。
为什么叫季风呢？因为这些风是随季节变化的，也因为这个原因，在冬天我们就只能喝西北风了。
试一试：自制孔明灯
据说三国时诸葛孔明被司马懿围困于平阳，无法派兵出城求救。于是孔明算准了风向，制作成会飘浮的纸灯笼，系上求救的讯息，来请求支援，后世就称这种灯笼为孔明灯。让我们现在准备工具来自制孔明灯吧！
如何制作孔明灯？
准备器材：A．拷贝纸 B．裁纸刀 C．剪刀 D．尖嘴钳E．棉线 F．工业酒精 G.502胶 H．电线 I．棉花 J．竹条。步骤
1．用裁纸刀将竹条削到3毫米厚，然后，把竹条弯成一个圈，用棉线或502胶固定。竹圈可能会不圆，这时可以用小火烤一烤，使竹圈固定成圆形。
2．用尖嘴钳把废电线外面的绝缘层去掉就可以得到细铜丝。铜丝不能太细，否则容易烧断。
3．用薄纸剪成纸片拼成一个两端镂空、直径约60厘米的球状物。再剪一张圆形薄纸片，把上面洞口糊住。找一条薄而窄的竹条，弯成与下面洞口一样大小的竹圈，在竹圈内交叉两根互相垂直的细铜丝，并系牢在竹圈上，再把竹圈粘牢在下面洞的纸边上。
4．在铜丝上绑上棉花，浸上酒精，点燃后就可以放飞了。孔明灯不能太小，否则很难升上天。
鲜为人知的故事
1934年5月12日，一场巨大的风暴席卷了美国东部与加拿大西部的辽阔土地。风暴从美国西部土地破坏最严重的干旱地区刮起，向东部横扫过去，形成一个东西长2400千米，南北宽1500千米，高3.2千米的巨大的移动尘土带，当时空气中含沙量达40吨/立方千米。风暴持续了3天，掠过了美国2/3的大地，3亿多吨土壤被刮走，风过之处，水井、溪流干涸，牛羊死亡，人们背井离乡，一片凄凉。
这就是震惊世界的“黑风暴”事件。“黑风暴”是沙尘暴的一种。由于对土地资源的不断开垦，森林的不断砍伐，致使土壤风蚀严重，连续不断的干旱，加重了土地沙化现象。在高空气流的作用下，尘粒沙土被卷起升入高空，形成了巨大的灰黑色风暴带，这就是黑风暴了。中国也曾发生过能见度为零的黑风暴。这些都告诉我们向大自然索取得过多，即使大自然再温顺也会报复的。疯教授的怪问题
台风和飓风一样吗？
A．一样
B．不一样
答案：B
台风和飓风的成因一样，但是发生在印度洋和大西洋上的称为飓风，只有发生在西北太平洋上的才叫台风。
由于海洋总是比陆地温度变化得慢。冬天的时候海洋比陆地温暖，夏天海洋又比陆地冷。这样，在海洋上空就形成了高压。压力差足够大时，就会在中心形成风力超过12级的台风或飓风。
飓风一词源自加勒比海语言的“恶魔（Hurican）”，也有人说是玛雅人神话中创世众神中的一位——雷暴与旋风之神Hurakan。而台风（typhoon）一词则源自希腊神话中大地之母盖亚之子Typhon，它是一头长有一百个龙头的魔物，传说其孩子就是可怕的大风。
飓风和台风常常会被命名成人名，或者花草树木的名字，甚至还有叫“悟空”的台风呢！一般人们会用一些好的名称命名，尽管其会产生破坏作用，但它们还是会给一些干燥的地区带来充足的降水。
但是当它们变成真正灾难性的风暴后，人们会申请为它们改名字。比如2004年在中国浙江登陆的台风“云娜”，意为“喂，你好”。但据统计，台风“云娜”在浙江造成164人死亡，24人失踪，直接经济损失达到181.28亿元，之后它被永久性除名，退出了国际台风命名序列。其后被改名为凡亚比。
水的神奇之旅
夏天的时候会大雨滂沱，冬天的时候会白雪纷飞。夏天，我们会去游泳，冬天我们会去滑冰……
你有没有觉得这些事情之间有某种潜在的联系呢？其实这些都和水分不开！在自然界中水充当着重要的角色。
秘密档案
2水的化学式是HO，是由两个氢原子和一个氧原子结合在一起组2成的物质。从狭义来说，水只是指HO的液态。广义的水通过三态的循环变化，组成了我们生活中非常重要的三种东西：气态的水——水蒸气；液态的水；固态的水——冰、雪。
当水分子之间距离较远，大部分都是单个分子飘浮时，就是水蒸气。水蒸气是一种无色无味的气体。
当水分子几个几个地聚在一起的时候，就是液态的水了。
当水分子紧密和有规律地排列在一起的时候，就变成了冰。
其实啊，有时候不一定非得是水蒸气先变成液态的水才能变成冰。它们可以从水蒸气直接变成冰，这种转化就叫做凝华，而从冰直接变为水蒸气的转化叫做升华。比如，冬天我们洗完衣服晾在院子里，发现衣服都会结冰。然后不等那些冰转化成水就没了，这是因为那些冰升华了。还有，冬天的时候早上起来发现窗户上结了一层冰晶，这就是因为晚上太冷了，水蒸气来不及变成水直接变结冰啦！你一定不知道
蒸馏水是怎么制成的？
我们平时接触到的自来水、天然水，都是含有杂质的水。由于水对很多物质都有良好的溶解能力，这就造成水中容易混入杂质。从自然界得到的水中往往含有许多杂质，这些杂质或者溶解或者悬浮在水中。悬浮在水中的无机物包括少量砂土和煤灰；有机悬浮物包括有机物的残渣及各种微生物。溶解在水中的气体包括来自空气中的氧气、二氧化碳、氮气和工业中排放的气体污染物等；溶解在水中的无机盐类主要有碳酸钙、碳酸氢钙、硫酸钙、氯化钙以及相应的镁盐、钠盐和其他金属离子的盐。有时水里还可能携带着病原体。现在知道我们的爸爸妈妈为什么总是把水烧开了才让我们喝的原因了吧！
把水烧开可以把水里携带的病原体杀死。你知道在把水烧开的过程中也有水的形态的转化吗？在水加热的时候，液态的水就会被加热成气态的水蒸气。水蒸气会遇冷，通过壶嘴跑到空气中，或者碰到壶壁又变成液态的水。
其实，在这个过程中，就包含了制作蒸馏水的方法，那就是把水加热，然后把蒸发出来的水蒸气冷凝就变成了蒸馏水了。一种很简单的方法就是在家里常用的水壶壶嘴上引出一根导管到一个烧杯里。科学家画廊
水也可以变成“干水”？
干水这个名词似乎很新鲜，而且听起来有些自相矛盾。不过，英国利物浦大学科学家确实已研制出神奇的干水。
你一定觉得不可思议吧！我们只知道液态水、固态水和气态水等，那么干水又是什么性质的水呢？来自英国利物浦大学的科学家本·卡特博士和他们的团队研制出来的这种神奇的水，它有些像糖粉，并让化学物质的利用方式产生了革命性变化。
干水的每一个粒子都包含一个水滴，这个水滴周围包裹着一层沙质硅膜。所以说，所谓的干水，其95%的成分仍然是“湿水”。
科学家相信，干水可以用来吸收和捕捉温室气体二氧化碳，从而可以部分解决全球变暖的问题。实验显示，在吸收二氧化碳方面，干水的效率要比普通水高出三倍。实验还显示，干水可以用来存储甲烷，并能充分利用天然气的潜在能量。
试一试：自制冰棍
说了这么久，现在我们做点好吃的东西吧！怎么制作冰棍呢？
准备：一个冰棍模子或冰格、榨汁机、你喜欢吃的水果或蔬菜、白糖、矿泉水、食盐、香精、淀粉、牛奶、奶粉、绿豆粉、牙签、冰箱。
做法：先用榨汁机将你喜欢吃的水果或蔬菜（白糖+矿泉水+盐+香精、淀粉煮成浆糊+牛奶+糖、奶粉、绿豆粉）榨成浆，然后用冷开水调制，倒入冰棍模子里，再放支牙签当手柄，然后放进冰箱3～5个小时就行了。
那么怎么制作冰淇淋呢？下面教你做香蕉冰淇淋！
准备：牛奶150ml、淡奶油150ml、糖30g、玉米淀粉（可用淀粉代替）1tsp、香草粉1tsp、可可粉适量。做法：
1．把奶油倒入碗中，加入糖，不停地搅拌并打发；
2．将香蕉捣碎，加入打好的奶油一起搅拌；
3．牛奶略微加热后加进香草粉，搅拌均匀，再加热一点后加入玉米淀粉，搅匀，然后放凉；
4．牛奶放凉后倒进奶油再搅拌均匀就可以进冰箱冷冻了。40分钟后，拿出来搅几下，加冰，如此反复4次，最后放入冰箱冷冻就可以了。
鲜为人知的故事
这次的故事不是真实的，摘自《名侦探柯南》，不过，这个案件的制造者聪明地利用了水的三态变化。
小五郎接到了自己所崇拜的偶像歌星冲野洋子的委托，对近期发生在自己身边的骚扰事件进行调查。但是，在调查中却意外地发现洋子所住的房间里躺着一具死尸……
就在大家众说纷纭，纷纷猜测凶手是谁的时候，聪明的柯南发现了蹊跷。
原来死者之前因为一场误会，对前女友冲野洋子心灰意冷，在冲野洋子的房间里自杀，并打算嫁祸给冲野洋子。
而他是怎么做到以自杀的方式嫁祸他人，而不被警察和侦探们轻易发现呢？原来，他用一大块冰把一把刀固定住，刀尖向上放在地上，然后自己从椅子上背对刀尖跳了下去。
由于自杀之前他把房间空调温度调得很高，所以固定那把刀所用的冰块很快就融化掉了，只是在尸体旁边留下了一些水迹。当现场被人发现以后，大家只看到受害者后背被一把刀刺入，自然不会想到是自杀了。
事件背后的策划者巧妙地利用了水的三态变化，险些达到了自己的目的。那么，你知道这里面都有哪三种变化吗？
策划者把空调的温度调得很高，就是为了让冰块吸收热量加速冰块融化。另外，高温还会使水蒸发，变成水蒸气，可以尽量少地留下痕迹。疯教授的怪问题
你知道冬天为什么水管会爆裂吗？
A．水管热胀冷缩了
B．水管冻得变脆了
C．水热缩冷胀了
答案：ABC
冬天的时候，水管会被冻得很脆，然后水管里残留的水会结成冰块，水结成冰块的时候会膨胀，所以冰块会把水管撑爆。你肯定会问为什么水结成冰块的时候会膨胀。不是一直说热胀冷缩吗？
一般的物体都是在相同质量下，固体比液体体积小，液体比气体体积小。但是水分子之间有种特殊的作用力，从而使水在3.98℃的时候密度最大。所以，在冬天，当水慢慢地结冰时，密度随之变小，体积开始膨胀，本来水管中就充满了水，然后再膨胀，就会把水管撑爆。
但我们可以采取一些防护措施来防止水管爆裂。首先例如在室内，没有暖气温度较低的情况，最好在自来水管上缠上棉布等保温材料。其次如果长期无人，出门前可以将水阀关掉，然后再打开水龙头放出自来水管内残留的水，这样就好了。最后如果气温太低，降到了零下10度以下，可以在晚上将水龙头轻轻拧开一点，让自来水管内的水流动起来，以避免水结冰。一旦水管被冻，可用电吹风烘吹，或拿毛巾裹住水管，然后用温水慢慢浇淋，切不可用火烘烤或用开水急烫，那样同样会使管道爆裂。
各种各样的雨
雨一直是一种浪漫的象征，很多电影和电视剧中都有在小雨中浪漫散步的场景……
其实很多时候雨并不都是这样浪漫的，很多暴雨还会变成灾难。而且雨的形成还和地形、空气等因素有关系。雨还是大自然中水循环的一个重要的组成部分。想知道雨的秘密吗？往后看吧！
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]