一朵雲重量可達500噸,為什麼不會掉下來?

雲是我們生活中經常見到的東西,但很多人可能不知道,看起來像棉花糖的雲,其實有著讓人難以置信的重量。以常見的云為例,每立方米的積雨雲重量大約是0.5g,而一箇中型規模的雲可能大約有10億立方米,重量約為500噸。到這肯定就有人好奇了:這麼重的雲,為什麼不會從天上掉下來呢?

一朵雲重量可達500噸,為什麼不會掉下來?


雲是怎麼形成的?

我們知道,雲的形成,和地球上的水循環有關,地球上海洋以及河流湖泊的水分蒸發之後,會凝結成雲,之後會形成雨,在地球引力的作用下,重新落到地面上。但是,水為什麼能蒸發呢?

根據阿伏伽德羅定律,在相同溫度以及壓強下,相同體積的任意氣體都含有相同數量的分子。地球大氣的成分,主要是由氮氣和氧氣組成,而這兩種氣體又分別由兩個氮原子和氧原子組成,但水是由兩個2個氫原子和1個氧原子組成的,氫和氧在化學元素週期表中比較靠前,因此同等條件下,水蒸氣比氮氣和氧氣都要輕,所以水蒸氣在空氣之中會上升。這和氫氣球會上升是一個道理。

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在水蒸氣在不斷升高的過程中,氣壓會逐漸降低,因此這些水蒸氣體積會逐漸膨脹,想象一下魚吐泡泡的場景就可以理解了。原因是氣泡在上升的過程中,受到液體的壓強會越來越小,因此氣泡內的氣體壓強也會變小,所以體積會膨脹變大。

水蒸氣在膨脹的過程中,會導致周圍空氣溫度下降,而降溫會導致空氣不能容納更多的水蒸氣,因此一部分水蒸氣會析出。但是此時並不會形成雲,這是因為單個的水蒸氣很難與其他水蒸氣相互凝結,即使偶然凝結在一起,也會很快分開。

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形成雲的關鍵是空氣中的塵埃微粒,這些微粒可以充當凝結核,讓周圍水分子圍繞著凝結核凝聚。人工降雨其實向天空中拋灑的就是塵埃微粒,讓空氣中的水蒸氣凝結在塵埃微粒周圍,形成雨水,而100萬個水蒸氣凝結在一起,才會形成1滴水。

在凝結核的幫助下,水蒸氣不斷匯聚成小冰晶或者小水珠,從而形成雲,可以被我們觀測到。由於水汽析出需要特定的溫度和氣壓,因此這些雲會維持在一定的高度。

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云為什麼不會掉下來?

除了上面有關溫度和壓強的原因,雲不會掉下來的另一個原因是雲層裡的小水珠質量過輕,終端速度極其慢,每秒的墜落速度可能只有幾毫米,再加上小水珠在墜落的過程中會帶動空氣流動,而空氣流動會加速水分蒸發,因此小水珠還未掉落到地面就被蒸發了,而云也就不會掉下來了


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