一朵云的重量将近50万公斤,那为什么它不掉下来?

离地面越高,空气的温度越低;空气容纳水蒸气能力与空气温度正相关。当温度变得低,空气无法容纳足够水蒸气时水蒸气就会有一部分析凝结成小水滴,就会形成云,如果足够冷,可能还有冰晶。

科学家测量积云的密度约为0.5克每立方米,积云是蓬松的白云,云的具体密度取决于它们的类型,花边卷云的密度较低,而雨云更密。一个典型的积云大约长宽高各有1千米,按照0.5克每立方米的密度计算结果整个积云的重量正好是50万公斤。积雨云的密度要大得多,体积也要大得多,可能重达100万吨,相当于一群大象漂浮在你的头顶。

如果云的质量这么大,它们有是如何漂浮停留在天空中的呢?

首先,形成云的典型水滴半径很小,从几微米到几十微米不等。任何物体下落的速度与它的质量和表面积有关,对于近似球形的粒子,质量与半径的立方成正比;而粒子的朝下表面积与半径的平方成正比,因此,当一个小水滴变大时,它的质量比它的下表面积增加更快,水滴下落得更快。而即使半径为100微米的大水滴,其下落速度只有每秒27厘米。

另外,大气中存在上升气流,也可以抵消小粒子的下降速度,促成云的漂浮。云一般在向上移动的空气中形成、存活和生长,上升的空气随着压力的减小而膨胀,而膨胀成稀薄的高空空气会导致冷却,这有助于云的生存和生长。层状云和对流云都存在每秒几米以上的上升气流,在这两种情况下,大气的上升足以抵消云粒子的下降速度。

此外,云的内部可能处在动荡平衡之中,当水滴下降到云底高度以下时,落下的水滴就会蒸发。在那一点上,它再次将成为水蒸气上升,所以云层的底部一般很平坦,因为这是形成可见液滴的临界水平。

不过,有时云确实变得太重而不能停留在高处,这就导致了降水,比如下雨或下雪。其他时候,周围的空气变得足够温暖,可以将云转化为水蒸气,使云变小或消失在空气中。

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  • 发表于 2022-01-13 16:34
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  • 分类:科学