云彩都是水汽,比重比空气重,为啥不会从天上掉下来?

人类的方向


我们经常能看到天上飘着很多的云彩,也知道云彩都是水汽,水汽当然是比空气更重一些的,那么云彩为什么不会从天上掉下来,却反而在天空中飘着呢?



实际上天上的云彩也并非不会掉下来,大片的云彩中都包含着很多的水,比如一场台风席卷的云彩通常会降下几百上千亿吨的水,一大团积雨云的重量可以高达千余吨,相当于几千头牛的重量,当云彩化成雨水降落到地上的时候,实际上就等于云彩“掉”了下来。



那么为什么天上的云彩不下雨的时候不会掉到地上呢?要深究其中的道理,就不能把云彩当做一个整体看了,因为云彩都是水汽形成的,而水汽体现为水蒸气凝结的极为细小的水珠,无数的这种水珠聚集在一起,形成了一大团的云彩,但是单个的这种小水珠的重量是极小的,它们可以跟随空气的流动飘散在空气中,并不会掉落到地上,就好像我们烧开水时冒出的水汽,它们也是由水蒸气形成的细小水珠,但是由于这种水珠极为细小,可以随着水壶周围的上升气流向上流动,于是我们就看到了向上飘散的水汽。




为什么我们很难看到水汽会向下流动,这是因为水汽的形成通常都是由水蒸气遇冷凝结形成的,所以形成水汽的气流通常体现为一股热空气,就比如我们冬天呼出的气体会形成一团白气一样,就是因为我们体内排出的气体到体外后遇冷凝结成了水汽,无数的小水珠在光照下看上去就是一团白色。

天上飘散的白云的形成和它也是一样的,都是由于含有水蒸气的气体遇冷形成的,那么既然含有水蒸气的气体是热的,就会受到热空气上升的原理的支配,所以含有水蒸气的较热的气体向上升起的过程中,遇冷之后就形成了云彩,当然这类气体需要上升到一定的高度才会出现这种效果,一般的云彩都在千米以上,因为那里的高空足以让气流中的水蒸气遇冷凝结成小水滴形成云彩。



那么既然这些形态都是由小水滴形成的,比重比空气更重一些,为什么不会降落到地面呢?这里面又主要有三个原因:

第一个是形成云彩的小水滴的体积和重量太小,小到我们肉眼很难看到单个的小水滴,也是由于太小了,其比重不足以迅速克服空气的托浮力降落下来,只有凝结到大如雨滴的时候,才会掉落到地面上,不然它就会因空气的托浮力和气流的流动而待在空中。

第二个原因就是大气层的空气是越靠向地面的空气温度越高,地面的这些较热的空气也会上升,那么上升的空气也会托浮着这些小水滴(云彩)飘在高处。

第三个原因就是因为云层下面的空气较热,那么如果云层中的小水滴下降的话,又会因为空气变热而再次分解形成水蒸气消散到空气中,那么我们也就看不到云彩了,当它上升遇冷,则又可以凝结成小水滴形成云彩,这样一来也说明云彩只能停留在一定的高度,而如果小水滴特别大,下降时无法完全被分解成水蒸气,那么就会形成降雨降到地面上了。

可能还有的朋友要说了,地面上的雾不是最低的云彩吗?它为什么不是飘在高处,而是贴近在地面上呢?这其实和雾的形成条件有关系,雾通常形成于无风的夜间,在冬季和晚秋早春的时节特别容易形成,如果是在夏天,那肯定是在一场大雨之后的无风而又较冷的夜里,从这些时间上就能看出来,雾需要在较冷的时候形成,特别是在夜间的时候,这个时候地面的温度足以让空气中的水蒸气凝结成水汽,不需要气流上升到高空凝成水汽了,很显然,雾也是由于富含水蒸气的空气因为气温下降凝结成的水汽,它和高空中的云彩本是一种性质,因此雾也被认为是最靠近地面的云彩。



关于云彩的形成和状态,你还有什么要补充的吗?欢迎在下面的评论区说出您的想法哦!


科普大世界


回答,其实云也会掉下来啊,就是在下雨或者是下雪啊。当然了,我知道题主的意思是没下雨的时候,这个时候其实是云中的小水滴处于力的平衡状态。下面我就来详细分析一下云为什么不会掉下来。

一、什么是云

其实云就是空气中聚集的大量的小水滴。它们有高有低,高的有一万多米,低的只有几十米,有时跟地面上的雾连成一片。当地面上的雾升高了我们就不称它为雾,称为云。

登山时,在山脚下看到半山腰有白云缭绕,到半山腰时,却又看不到云了,只觉得已进入了“迷雾”中。到山顶时,你会感到惊奇,天上没有云了,云在你脚下了。这个现象告诉我们:云和雾实质上是一样的,只是它们所在高度不同一一云高,雾低。

二、云的形成过程

形成云的主要原因是潮湿空气的上升运动。空气在上升过程中,气压逐渐降低,体积膨胀,气温遂渐降低。空气中的水蒸气随着上升空气的气温降低,它的饱和水气压也不断地减小,到了上升空气中实有的水气压大于饱和水气压时,就会有一部分水汽附着在空中的烟粒微尘(称为凝结核)上凝结成为小水滴(当温度低于摄氏零度时,可形成小冰晶)。人工降雨就是利用这个原理,在云多的时候,人工播撒一些凝结核,来促进小水滴的形成。

这些小水滴或小冰晶的体积非常小,统称为云滴,它们的平均半径只有几微米,但浓度却很大,在1立方米的空间可以密集着几千万到几万万个。这种小而密集的云滴在空气中下降的速度极小,能被空气中的上升气流所顶托,因此能够悬浮在空中成为云。

三、水蒸气含量高的空气怎样才会发生上升运动面成云呢?

第一是热力作用。当阳光直射地面,尤其是在夏天,阳光很强烈,地表的空气被快速加热,受热的空气比较轻,所以空气就发生上升运动。我们在夏季白天常见的山丘状或宝塔状的云,就是由于这种作用形成的。

第二是锋面作用。“锋面”在气象学上指的是冷暖空气交锋时的界面。当暖而轻的空气向前进时,遇到冷而重的空气的阻挠,暖空气就会在冷空气斜面上滑升,这时的界面叫做吸锋面。就会形成大范围的云层。当冷空气向前进遇到暖空气时,就会冲到暖空气的下面迫使暖空气上升,这时的界面,叫做冷锋面。暖空气被迫在冷锋面上上升,也会产生浓厚的云层。

第三是地形作用。平流的湿空气遇到山脉、丘陵或高原等地形的阻挡时,就会被迫上升,在迎风山坡形成云或雾。此外,由于空气的垂直乱流作用,以及由于湿空气层夜间的辐射冷却作用,也会使空气中的水汽凝结成云。不论由什么方式形成的云,在通常情况下,由于云滴都很小,下降的速度很慢,只要很弱的上升气流就可以把它们托住而不掉下来,所以云彩能悬在空中不会掉下来。

总结

不管是什么原因形成的云,其实最后都是上升的气流提供的支持力和小水滴受到的重力相平衡的结果。随着小水滴不断变大,当上升气流提供的升力小于它所受到的重力时,小水滴就会掉下来形成降雨 或者是降雪,甚至是冰雹。

小伙伴们,关于云为什么不会掉下来大家弄明白了吗?如果您觉得这 篇文章对您有帮助,欢迎您点赞、转发、评论,当然了,更欢迎您关注一下老郭的账号。


郭哥论道


夏天盯着天空发呆的我,一直都有同样的疑问,为何云朵可以在天空自由的飘荡,优哉游哉;而一滴小小的雨滴,则再大的风,也留不住它们呢?

这个就得从云彩的前世今生说开去了。

云漂浮于空中等于船漂浮于水面吗?

很多同学觉得,这个问题是没事找事。一块铁扔水里,直接就沉入水底,但是超过十万吨的大游轮,不一样可以浮在海面上。空气和海水一样,就是浮力起作用嘛。这个思路不能说错,但是却太粗糙了。云朵和大游轮,毕竟不能直接类比的。

好比一块铁不是突然变成一艘船,云朵也不是突然就出现在半空飘荡的。这需要引入一些空气动力学的知识点。

云朵是如何上升到半空中的

云朵是地面的空气上升到空中冷凝成小液滴的结果。

地面的空气受到地面温度加热开始上升。由于周边压力的下降,空气团会膨胀,膨胀导致气团对外做功,进而使自身温度下降。当还没有蒸汽冷凝的时候,这个温度下降的速度大约是10℃/公里——干绝热直减率。大气环境的自然温度下降大约是6.5℃/公里——环境直减率。

而当温度下降到露点之后,气流中的水蒸气开始出现冷凝,这是气流的温度下降速率就会变慢,测量统计为6℃/公里——湿绝热直减率。

在这个时候,上升气流的冷却速度发生了反转,从一开始的快于环境冷却速度,变成慢于环境冷却速度。

上升气流不停上升,它的温度逐步下降,使得自身密度增加。当它的冷却速度快于环境的冷却速度时,由于浮力效应,它整体会趋于下沉;而它的冷却速度慢于环境的冷却速度时,它整体就会趋于上升。

云朵如何保持漂浮在半空

上一段我们从空气动力学以及气象学分析了云团的上升趋势。但这只是给出了继续上升和要掉下来的趋势,还无法解释云朵漂浮的原理。

同学们在意的云朵漂浮,最关键的分界点还有一个,就是露点之后,液滴的形成情况。一朵云和一艘船的最大不同之处,恰恰就在于此。

当露点之后,液滴开始形成;气团的下沉趋势不足以抵抗上升趋势,那么,气团将持续上升,气团自身的温度将一直比环境温度高,由于温度越来越冷,冷凝液滴开始大量聚积,最终形成降雨。这个结果可不是同学们希望看到的结局。

而另一种情况,当开始冷凝时,气团的温度已经比环境温度要冷,气团整体上已经出现了下沉的趋势,它将不会继续向上爬升,而将向四周飘散开来,转而以对流的方式下沉,形成飘荡的白云的效果。这就是大家日常看到的白云了。

结语

同学们需要额外注意的是,云团并不是一个整体关联的系统,它只是微小的液滴的整体组合。而且组成云团的液滴,比雨滴要小差不多一千倍。

所以,虽然看起来,云团是漂浮在半空,其实云团是在缓慢下沉和上升之中循环的,只不过下沉趋势明显的小液滴,瞬间就被蒸发,成为无色无味的水蒸气,同学们根本看不到而已。

一朵云,其中包含了众多的物理学知识,大自然,真是一个神奇的存在啊。学到知识点的同学,给个赞吧!


猫先生内涵科普


云彩是不透光的,从能量的角度来看,就是云朵可以吸收太阳光转化为热量,同样也能吸收大地的辐射(红外线)产生热量。所以云层的平均温度比周围高一点点。

气体热胀冷缩,云层中的体积会膨胀,所以云层里的空气密度要比周围低一点点。虽然云层里凝结的水汽比较重,但是所占的体积比例很小。



因此,我们可以直接把云层看成载着无数小水滴的热气球。


飞鱼科普


云是由水蒸气组成的.就如煮饭时的水气不也往上跑.

而且只要它的总体密度小于空气的密度它就不会掉下来.

而只有它遇到冷空气时,水蒸气温度下降结成小水珠,水的密度比空气大,

所以它就自然而然落下来.这就是我们的下雨过程了.


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