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作者：孫毅麗

審核：李世亮研究員

叮咚！清明小假期就要到啦！小編在此鄭重提醒大家：文明祭祀要牢記，防火安全放第一！

自2008年起，清明節(jié)正式成為國家法定節(jié)假日，這個傳承千年的節(jié)日不僅承載著祭祖追思的文化內(nèi)涵，更暗藏了許多令人驚嘆的物理彩蛋！

為什么清明時節(jié)總是"雨紛紛"？

青團為何能又軟又彈？

放風(fēng)箏的最佳物理條件是什么？

為何此時又是踏青的好時節(jié)？

接下來就讓我們戴上科學(xué)的眼鏡，開啟一場穿越古今的物理探秘之旅！

清明節(jié)：圖片來源于網(wǎng)絡(luò)

一、為何“清明時節(jié)雨紛紛”呢？

唐時詩人杜牧用“清明時節(jié)雨紛紛，路上行人欲斷魂”展現(xiàn)了當(dāng)時江南地區(qū)清明節(jié)前后的陰雨連綿天氣。時至今日，這句詩似乎依舊很靈驗，然后究竟是什么原因造成江南地區(qū)清明節(jié)前后多余雨的現(xiàn)象，而北方地區(qū)降雨相對較少呢？——這與氣象物理學(xué)密切相關(guān)。

峰形雨的形成原理：圖片來源于網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)降雨的成因，清明時節(jié)南方的雨就主要屬于鋒面雨。此時，來自北方的冬季風(fēng)（冷空氣）尚未完全撤退，但勢力減弱；而來自海洋的夏季風(fēng)（暖濕氣流）開始北上，攜帶大量水汽。當(dāng)這兩股性質(zhì)不同的氣團相遇時：密度較大的冷空氣像楔子一樣插入暖空氣下方，迫使暖濕空氣沿冷空氣爬升（鋒面抬升）。上升的暖空氣因高度增加，氣壓降低，空氣膨脹，其中的水蒸氣逐漸達到飽和狀態(tài)，進而水汽在空氣中微塵（凝結(jié)核）表面凝結(jié)，形成云層，最終降落為雨（鋒面雨）。

注意由于暖鋒移動速度較慢，一般會帶來連續(xù)性降水，而不是突如其來的暴雨。這也是為什么清明時節(jié)“雨紛紛”，而不是“雨嘩嘩”。與此同時鋒面雨帶會發(fā)生季節(jié)性移動，雨帶推移到哪里，哪里就進入多雨期；相反的，雨帶未覆蓋到的區(qū)域降水較少。春末（約 4~5 月），雨帶主要位于華南地區(qū)，帶來較多降水。而此時距離北方的雨季（約7月下旬~8月上旬）還很遠。

太陽直射點移動圖：圖片來源于網(wǎng)絡(luò)

除了鋒面雨，我國南方地區(qū)還有可能會出現(xiàn)對流雨。春分后，太陽直射點到達北半球并不斷向北移動，我國受到的太陽輻射增強，地面不斷升溫，空氣受熱膨脹上升，水汽冷卻凝結(jié)，就形成對流雨。這種降水的范圍小、持續(xù)時間短，變化較快。如果恰好遇上冷空氣，冷暖氣流激烈碰撞，就會出現(xiàn)如雷暴、冰雹、短時強降水等的強對流天氣。3~4 月，對流雨主要在華南地區(qū)出現(xiàn)。到了 5 月，對流天氣開始在全國地區(qū)進入高發(fā)階段。

二、青團的軟糯Q彈是怎么形成的？

青團蒸制與最終形態(tài)：圖片來源于網(wǎng)絡(luò)

青團的主要原料是糯米，其特殊的口感與高分子物理學(xué)和熱力學(xué)有關(guān)。青團之所以擁有獨特的Q彈口感，其奧秘是藏在糯米淀粉的分子世界里。當(dāng)蒸制加熱時，糯米中的支鏈淀粉分子像被解開的毛線球般舒展，與水分子形成無數(shù)微小的連接點，這些納米級的氫鍵網(wǎng)絡(luò)就像一張三維漁網(wǎng)，構(gòu)成了青團彈性的基礎(chǔ)。

溫度降低時，淀粉分子開始重新排列，但特殊的支鏈結(jié)構(gòu)讓它們無法完全恢復(fù)原狀，而是形成一種半結(jié)晶的凝膠狀態(tài)——既有固體的彈性，又保留液體的流動感。咀嚼時，我們的牙齒施加的力會使這個網(wǎng)絡(luò)暫時變形，但分子鏈間的糾纏和氫鍵的韌性又讓它迅速回彈，這就是"Q彈"的物理學(xué)本質(zhì)。

傳統(tǒng)制作中反復(fù)捶打青團的步驟，其實是在調(diào)控這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，讓分子排列更均勻，從而獲得最佳口感。現(xiàn)代食品科學(xué)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)青團溫度在40℃左右時，淀粉分子處于"玻璃化轉(zhuǎn)變"的臨界狀態(tài)，此時彈性模量剛好匹配人類牙齒的咬合力，這便是清明時節(jié)軟糯青團讓人欲罷不能的物理奧秘。

三、為什么清明適合放風(fēng)箏？

風(fēng)箏里的流體力學(xué)：圖片來源于網(wǎng)絡(luò)

清明時節(jié)放風(fēng)箏同樣也是我們的傳統(tǒng)習(xí)俗之一，其實蘊含著深刻的空氣動力學(xué)。此時正值春季，太陽直射點北移，地表受熱均勻，形成了2-4米/秒的穩(wěn)定氣流，這恰好是風(fēng)箏起飛和保持平衡的理想風(fēng)速。同時，清明前后大氣層結(jié)穩(wěn)定，風(fēng)向和風(fēng)速變化較小，避免了風(fēng)箏在空中劇烈擺動。

從物理學(xué)角度看，風(fēng)箏的飛行是升力與重力、拉力與阻力完美平衡的結(jié)果：當(dāng)風(fēng)箏與地面呈30-45°夾角時，氣流在翼面產(chǎn)生的壓力差最大，根據(jù)伯努利原理，當(dāng)春風(fēng)吹過風(fēng)箏的弧面時，上方空氣流速快壓強小，下方流速慢壓強大，產(chǎn)生的壓力差（ΔP=ρv2/2）這能產(chǎn)生足夠的升力使風(fēng)箏翱翔。劃重點啦！根據(jù)計算表明放最理想的風(fēng)速是3-5級（即3-10m/s），所以大家在選擇放風(fēng)箏時，可以提前留意天氣預(yù)報，微風(fēng)和風(fēng)箏更配哦！此外，清明時節(jié)濕度適中，空氣密度穩(wěn)定，更利于風(fēng)箏保持飛行姿態(tài)。古人雖不懂這些科學(xué)原理，卻通過長期觀察掌握了自然規(guī)律，選擇在清明這個氣流最穩(wěn)定的時節(jié)放風(fēng)箏，展現(xiàn)了傳統(tǒng)智慧與自然法則的完美契合。

四、清明節(jié)為何又是踏青的好時節(jié)？

清明節(jié)踏青之所以特別舒適，從物理學(xué)角度看可謂"天時地利"的完美配合，是一種舒適溫度學(xué)。

此時太陽直射角度恰到好處，陽光中的紅外線溫暖卻不灼熱，可見光經(jīng)過春季潔凈大氣的瑞利散射，形成令人愉悅的明亮光線。地表溫度穩(wěn)定在20℃左右，空氣相對濕度維持在60%-70%這個"黃金區(qū)間"，使得人體通過熱傳導(dǎo)、對流和蒸發(fā)等方式散熱時達到最佳平衡。春風(fēng)以2-3米/秒的宜人速度流動，既不會因風(fēng)速過大導(dǎo)致體感溫度下降，又能帶來清新的空氣交換。植被在光合作用最活躍的狀態(tài)下釋放出大量負氧離子，與適宜的溫度、濕度共同構(gòu)成了最符合人體工程學(xué)的戶外環(huán)境。這些精妙的物理參數(shù)組合，正是清明踏青這一傳統(tǒng)習(xí)俗背后隱藏的自然奧秘。