看天上那朵白白胖胖的云,看著跟棉花糖似的,軟乎乎、輕飄飄,其實(shí)它重得嚇人,一朵白云甚至能達(dá)到500噸重!相當(dāng)于一百頭成年非洲象摞一塊兒的分量。這么沉的東西,咋就不往下掉呢?難不成地心引力對(duì)它“開綠燈”了?
云不是不落,而是它根本“落不下去”。這話聽著像繞口令,其實(shí)道理簡(jiǎn)單得很。云是什么?是無數(shù)微小的水滴或冰晶聚在一起形成的集合體。
這些小水滴有多???直徑通常在0.01到0.02毫米之間,比頭發(fā)絲還細(xì)好幾倍。
它們太輕了,輕到空氣的浮力就能托住它們。你可以想象一下,就像灰塵在陽(yáng)光里飄著不落地一樣,只不過云里的水滴更小、數(shù)量更多,聚成了團(tuán),遠(yuǎn)遠(yuǎn)看著就成了“一朵云”。
而空氣呢,雖然咱們平時(shí)感覺不到它的存在,但它其實(shí)是種實(shí)實(shí)在在的流體,是有阻力、能托東西的。
當(dāng)這些微小水滴下落時(shí),空氣的阻力很快就和它們的重力達(dá)到平衡,于是它們就不再加速,而是以極慢的速度勻速往下“挪”。
這個(gè)速度叫“終端速度”,對(duì)于云滴來說,每秒也就幾厘米,甚至更慢。換句話說,一個(gè)云滴從一千米高空落到地面,可能得花上好幾個(gè)小時(shí),而且還沒等它落下來,早就蒸發(fā)沒了。
那你說,既然單個(gè)水滴都這么慢,整個(gè)云加起來500噸,咋還不塌?關(guān)鍵就在于“分散”二字。這500噸不是一坨實(shí)心的水泥塊,而是被拆成了萬億億個(gè)極小的水滴,均勻撒在幾立方千米的空中。
平均下來,每立方米空氣里也就幾克水,比濕毛巾擰出的水汽還稀。這么低的密度,空氣托著它輕輕松松。
打個(gè)比方,你拎一桶水覺得沉,可要是把這桶水分成一粒粒水霧噴到屋里,誰會(huì)覺得房間變重了?
云也是這個(gè)理兒,再加上大氣里總有上升氣流,就像無形的電梯,不斷把云往高處推。只要空氣夠濕、溫度夠低,水汽就會(huì)持續(xù)凝結(jié)成新水滴,補(bǔ)上那些慢慢蒸發(fā)掉的,云就這么一直“活”著,漂著,哪兒也不去。
再往深了說,云的形成和維持,其實(shí)是水循環(huán)里的一環(huán),太陽(yáng)曬熱地表,水面蒸發(fā),水汽升到高空遇冷,凝成小水滴。
這過程需要“凝結(jié)核”,比如塵埃、鹽粒這類微小顆粒,水汽才能附著其上變成液滴。沒有它們,光有水汽也成不了云。
所以你看,云能飄著,靠的是一整套自然機(jī)制在配合:微小的粒子、合適的溫濕度、持續(xù)的上升氣流,還有空氣本身的浮力和阻力。這些條件缺一不可。
一旦環(huán)境變了,比如空氣變干、氣溫升高,或者上升氣流停了,云里的水滴就開始合并變大。大到空氣托不住時(shí),就會(huì)往下掉,這時(shí)候就成了雨。
所以說云不是永遠(yuǎn)不落,它是“準(zhǔn)備好了才落”。我們常見的積雨云,底部發(fā)黑、垂得低,那就是水滴已經(jīng)長(zhǎng)大到快扛不住了,馬上就要下雨的征兆。
還有人問,那500噸的重量,難道不會(huì)讓空氣“塌”嗎?其實(shí)大氣本身就有巨大的承載能力。整個(gè)地球表面都被一層厚厚的空氣壓著,平均氣壓是1013百帕,相當(dāng)于每平方米承受著超過10噸的重量。
相比之下,一片云增加的那點(diǎn)質(zhì)量,對(duì)大氣系統(tǒng)來說不過是“毛毛雨”。而且云的存在還會(huì)反作用于氣候系統(tǒng),比如反射陽(yáng)光、參與熱量交換,這些都是全球能量平衡的一部分。
科學(xué)家通過氣象衛(wèi)星和雷達(dá)長(zhǎng)期觀測(cè),已經(jīng)精確掌握了云的含水量、移動(dòng)規(guī)律和生命周期。像美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局和歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心的數(shù)據(jù)都顯示,云的動(dòng)態(tài)變化完全符合流體力學(xué)和熱力學(xué)原理,沒有任何“反重力”的神秘現(xiàn)象。
云能飄在天上,不是因?yàn)樗拜p”,而是因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)太特殊,分布太分散,再加上大氣運(yùn)動(dòng)的巧妙支撐。它不像石頭那樣實(shí)心實(shí)意地墜落,而是以一種極其緩慢、幾乎看不見的方式參與著地球的水循環(huán)。
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