重达50吨的云为什么不会掉下来钟铭聊科

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本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。小的时候大家都看过四大名著之一《西游记》吧，对于孙悟空能够驾驶“七彩祥云”“腾云驾雾”自由穿梭很是羡慕，那你知道孙悟空的云是如何形成的吗？云的形成我们生活在大自然界中，在自然界中像海洋，植物表面，湖泊，土地的水分，以及人体都在无时无刻蒸发着，水就会从液态水变成水汽。根据阿伏伽德罗定律，在同温同压下，相同体积内的空气中拥有的分子数相同。我们知道，空气中的主要成分是氮气和氧气，而水分子是由两个最轻的氢原子和1个氧原子组成，所以水分子相对于空气而言更轻。如果区域内空气中含有的水分子较多，那么该区域的空气就较轻，所以该区域的空气就会上升。为了方便理解，我们可以把该区域的空气想象成是充满了水分子的气球。然而在“气球”上升的过程中，外界的气压以及温度都在发生变化，导致上方空气的密度不如下方空气，此时“气球”就会发生膨胀，但在膨胀的过程中自身也会消耗一定的热量，导致温度降低。当温度降低到足够低的程度时，水分子就会和空气中的微尘为伴，析出水分并凝结为小水滴。如果空气中的温度足够低，就会凝结成小冰晶。当空气中的小水滴或小冰晶达到一定数量时，受到上升气流的支托漂浮在空中，就会形成我们肉眼所见的云。云为什么不会掉下来？在大家印象中，肉眼可见的云像棉花糖一样软绵绵、轻飘飘，但真实的云，尤其是云团是有重量的，而且重量超乎大家的想象，根据科罗拉多博尔国家大气研究数据表明，积雨云的重量平均重万磅，相当于头大象的重量。既然云那么重，那它究竟是怎么漂浮起来的呢？答案其实和组成云的小水滴有关。我们知道的云是由上亿万个小水滴或者小冰晶组成，这些小水滴以及小冰晶的直径大概约2微米宽，比人类的头发还小。这些小冰晶会受到地球的引力向下坠落，但由于自己的体积、质量实在是太小了，以至于降落的速度非常慢。然而小冰晶在降落的过程中，会受到空气阻力的摩擦而重新蒸发形成水汽，这些水汽又会凝结在微尘周围，重新形成小水滴或者小冰晶。也就是说，云并不是一成不变的，而是组成云的小水滴一直在进行蒸发、凝结，形成了动态平衡的云，所以云层才没有掉落下来。虽然小水珠在坠落的过程中也会受到空气摩擦而蒸发一部分水汽，但直径超过0.15毫米的雨滴下落0米才会完全蒸发，而直径10微米的雨滴每下落2厘米就会完全蒸发。也就是说，如果小水珠的直径足够大，并且云层足够低，那么还没等小水珠完全蒸发就会落在地面上，此时就会形成“雨”或者“雪”。年卢克·霍华德经过多年的研究观测，在科学研讨会上发表了关于云的演讲，此次演讲改变了人们对于云的认识。霍华德发现，虽然云变幻莫测，但主要有3种形态：积云、层云和卷云。总结云的形成和水分子的蒸发有关，由于水分子相对于空气而言更轻，所以当空气中的水分子含量较高时，携带水分子的空气就会上升，直到因温度和压强变低而导致水分析出。如果空气中的小水珠直径不大，那么就会形成云，如果直径超过0.15毫米，大概率会形成雨。