我們常在故事裡讀到
藍藍的天空,有幾朵輕飄飄的雲
但神似棉花的雲,體重可不似棉花
輕飄飄是我們對雲朵最大的誤解
那為什麼雲朵很重,卻可以飄在天上不掉下來?
雲是從哪來的?
雲是停留在大氣層中的水滴或冰晶體的集合體,它是地球表面蒸發的水蒸氣在上升的過程中冷凝形成的。
它來自地球上的海洋、湖泊、河流、潮溼的地面、樹木等產生的水蒸氣。
比如我們燒水時,看見煙霧繚繞水汽騰騰,其實那就是由於水加熱成為水蒸氣,脫離水面之後又在空氣中遇冷形成了水汽。
水蒸氣本身是看不見的,它本身是極小的水珠,但由於成片成團的存在,所以看上去是白霧繚繞。這也是同樣的道理。
當太陽光照在地球的表面時,產生的熱量可以使地球上的水蒸發形成水蒸氣。由於水蒸氣比空氣的密度小,所以它們會上升。
但上升過程中溫度會降低,一旦水汽過於飽和,水分子就會凝聚成小水滴,特別是容易在空氣中的微塵(凝結核)上凝聚,非常多的這樣的小水滴就會成為大團的水汽,它們就是我們看到的天上的白雲了。
不過高空中的雲團大多是小冰晶,當這些小水滴和小冰晶逐漸增多並達到人眼能辨認的程度時,就成了我們常說的雲彩的狀態了。
雲朵真的是“輕飄飄”嗎
既然雲朵是由水滴和微塵所組成的可見聚合物,那它到底有多重呢?
粗略來講,一立方公里的雲朵,重量可以達到500噸以上,比大型坦克還要重10倍。你可能會說,頭頂上小小的雲怎麼會有一立方公里那麼大?
其實,大多數雲朵都要比這個體積還大,由於它們距離地球表面太遠,一般在1000米到5000米的範圍之內,所以它們看起來很小。
實際上它們的體積都非常巨大,一般的雲朵總體積都要超過2立方公里,也就是說它的重量可以達到千噸以上。
為什麼雲可以飄在天上?
一朵雲可能有上千噸,那它為什麼還可以飄到天上呢?不是隻有輕的東西才可以漂浮嗎?其實這主要與風和蒸騰作用有關。
我們之前說過,雲朵的主要成分是水滴和微塵,水滴的大小決定了下落的速度,通常水滴直徑達到五毫米,下落速度就可以達到每秒6.5米左右。不過這種情況只限於無風環境。
但是高空中對流劇烈,自然是一直存在風的。並且地面的溫度高於空中的溫度,所以熱空氣在上升時就會給雲朵一個託力,這樣受風和熱空氣的影響,最終雲朵就漂浮於空中。
雲朵雖然會以各種原因漂浮在空中,不過雲朵也有承載限度。
當水滴在空中會不斷地碰撞,水滴逐漸聚合,最終體積增大,這時因空氣無法承受水滴的重量,最終雨滴逐漸下落,這就形成了降雨。