在天气晴朗的天空上漂着的白云,我们都随处可见,但不知道的是云有多重,科学家研究发现一朵白云会有500吨的重量,相当于500头牛的重量,那它会不会掉下来呢?云有是怎么形成的?
经气象学家测量,云的平均密度为0.5克/立方米,平均体积约为1立方米,由此可以算出一朵云的平均重量在500吨。云应该很轻才对,不然怎么飘起来呢,它的重量来自哪里?
云的本质是水蒸气凝结成的小水滴或冰晶,因此它是有一定质量的,我们把它称为“云滴”。云滴非常小,半径仅0.002毫米,肉眼根本无法观察。云滴这么小但也要受地球引力作用,云会不会一整块下坠呢?
云大部分时候都呆在对流层,对流层在大气层的最底层,对流层包含了大气层中75%的空气和90%的水汽,大气层中的空气和水汽是运动的,所以连带着云也是运动的。气流的运动产生了不同方向的“风”,正是这些风带着云四处走动。
云之所以不坠落就是因为上升气流和云滴轻薄的质量和体积。
云滴受到重力加速度的作用,下坠速度会越来越快;下坠速度越快,它受到的空气阻力就越强。当云滴所受重力和空气阻力达到二力平衡的状态,云滴的下坠速度就保持一个恒定的状态,我们把这个速度叫做云滴下坠的终末速度。
这个中末速度能达到多少呢?实际上也就每秒几毫米,虽然以它0.002毫米的身躯来看这个速度已经很快了,但对几千米的云团来说,基本没什么影响。
在这样的情况下,只要稍微受到一点气流的影响,云团稍微向上移动一点儿距离,云滴就永远别想掉落。就算它不受任何气流影响下落,温度的巨大变化也会让这些云滴重新变为水蒸气。
空气中的水蒸气是如何从高空凝结成云的?
水蒸气去到高空不止是因为气流,它还可以自己升空。
从分子质量上看,水蒸气比起空气(大部分氮气、氧气)轻得多,当一个区域凝结大量水蒸气时,这团水蒸气就会像一个热气球一样向高空飘去。在对流层中,高度每上升100米,环境温度下降0.65摄氏度,随着温度越来越低,原来高温的水蒸气团蕴含的能量逐渐向外部流失,最终凝结成云滴。
当然这些水蒸气不是直接凝结成纯净的水滴,一般他们会吸引云凝结核,这些云凝结核大多是写漂浮的粉尘和盐颗粒。形成的云滴半径平均在0.002毫米。