雲彩都是水汽,比重比空氣重,為啥不會從天上掉下來?

人類的方向


我們經常能看到天上飄著很多的雲彩,也知道雲彩都是水汽,水汽當然是比空氣更重一些的,那麼雲彩為什麼不會從天上掉下來,卻反而在天空中飄著呢?



實際上天上的雲彩也並非不會掉下來,大片的雲彩中都包含著很多的水,比如一場颱風席捲的雲彩通常會降下幾百上千億噸的水,一大團積雨雲的重量可以高達千餘噸,相當於幾千頭牛的重量,當雲彩化成雨水降落到地上的時候,實際上就等於雲彩“掉”了下來。



那麼為什麼天上的雲彩不下雨的時候不會掉到地上呢?要深究其中的道理,就不能把雲彩當做一個整體看了,因為雲彩都是水汽形成的,而水汽體現為水蒸氣凝結的極為細小的水珠,無數的這種水珠聚集在一起,形成了一大團的雲彩,但是單個的這種小水珠的重量是極小的,它們可以跟隨空氣的流動飄散在空氣中,並不會掉落到地上,就好像我們燒開水時冒出的水汽,它們也是由水蒸氣形成的細小水珠,但是由於這種水珠極為細小,可以隨著水壺周圍的上升氣流向上流動,於是我們就看到了向上飄散的水汽。




為什麼我們很難看到水汽會向下流動,這是因為水汽的形成通常都是由水蒸氣遇冷凝結形成的,所以形成水汽的氣流通常體現為一股熱空氣,就比如我們冬天呼出的氣體會形成一團白氣一樣,就是因為我們體內排出的氣體到體外後遇冷凝結成了水汽,無數的小水珠在光照下看上去就是一團白色。

天上飄散的白雲的形成和它也是一樣的,都是由於含有水蒸氣的氣體遇冷形成的,那麼既然含有水蒸氣的氣體是熱的,就會受到熱空氣上升的原理的支配,所以含有水蒸氣的較熱的氣體向上升起的過程中,遇冷之後就形成了雲彩,當然這類氣體需要上升到一定的高度才會出現這種效果,一般的雲彩都在千米以上,因為那裡的高空足以讓氣流中的水蒸氣遇冷凝結成小水滴形成雲彩。



那麼既然這些形態都是由小水滴形成的,比重比空氣更重一些,為什麼不會降落到地面呢?這裡面又主要有三個原因:

第一個是形成雲彩的小水滴的體積和重量太小,小到我們肉眼很難看到單個的小水滴,也是由於太小了,其比重不足以迅速克服空氣的託浮力降落下來,只有凝結到大如雨滴的時候,才會掉落到地面上,不然它就會因空氣的託浮力和氣流的流動而待在空中。

第二個原因就是大氣層的空氣是越靠向地面的空氣溫度越高,地面的這些較熱的空氣也會上升,那麼上升的空氣也會託浮著這些小水滴(雲彩)飄在高處。

第三個原因就是因為雲層下面的空氣較熱,那麼如果雲層中的小水滴下降的話,又會因為空氣變熱而再次分解形成水蒸氣消散到空氣中,那麼我們也就看不到雲彩了,當它上升遇冷,則又可以凝結成小水滴形成雲彩,這樣一來也說明雲彩只能停留在一定的高度,而如果小水滴特別大,下降時無法完全被分解成水蒸氣,那麼就會形成降雨降到地面上了。

可能還有的朋友要說了,地面上的霧不是最低的雲彩嗎?它為什麼不是飄在高處,而是貼近在地面上呢?這其實和霧的形成條件有關係,霧通常形成於無風的夜間,在冬季和晚秋早春的時節特別容易形成,如果是在夏天,那肯定是在一場大雨之後的無風而又較冷的夜裡,從這些時間上就能看出來,霧需要在較冷的時候形成,特別是在夜間的時候,這個時候地面的溫度足以讓空氣中的水蒸氣凝結成水汽,不需要氣流上升到高空凝成水汽了,很顯然,霧也是由於富含水蒸氣的空氣因為氣溫下降凝結成的水汽,它和高空中的雲彩本是一種性質,因此霧也被認為是最靠近地面的雲彩。



關於雲彩的形成和狀態,你還有什麼要補充的嗎?歡迎在下面的評論區說出您的想法哦!


科普大世界


回答,其實雲也會掉下來啊,就是在下雨或者是下雪啊。當然了,我知道題主的意思是沒下雨的時候,這個時候其實是雲中的小水滴處於力的平衡狀態。下面我就來詳細分析一下云為什麼不會掉下來。

一、什麼是雲

其實雲就是空氣中聚集的大量的小水滴。它們有高有低,高的有一萬多米,低的只有幾十米,有時跟地面上的霧連成一片。當地面上的霧升高了我們就不稱它為霧,稱為雲。

登山時,在山腳下看到半山腰有白雲繚繞,到半山腰時,卻又看不到雲了,只覺得已進入了“迷霧”中。到山頂時,你會感到驚奇,天上沒有云了,雲在你腳下了。這個現象告訴我們:雲和霧實質上是一樣的,只是它們所在高度不同一一雲高,霧低。

二、雲的形成過程

形成雲的主要原因是潮溼空氣的上升運動。空氣在上升過程中,氣壓逐漸降低,體積膨脹,氣溫遂漸降低。空氣中的水蒸氣隨著上升空氣的氣溫降低,它的飽和水氣壓也不斷地減小,到了上升空氣中實有的水氣壓大於飽和水氣壓時,就會有一部分水汽附著在空中的煙粒微塵(稱為凝結核)上凝結成為小水滴(當溫度低於攝氏零度時,可形成小冰晶)。人工降雨就是利用這個原理,在雲多的時候,人工播撒一些凝結核,來促進小水滴的形成。

這些小水滴或小冰晶的體積非常小,統稱為雲滴,它們的平均半徑只有幾微米,但濃度卻很大,在1立方米的空間可以密集著幾千萬到幾萬萬個。這種小而密集的雲滴在空氣中下降的速度極小,能被空氣中的上升氣流所頂託,因此能夠懸浮在空中成為雲。

三、水蒸氣含量高的空氣怎樣才會發生上升運動面成雲呢?

第一是熱力作用。當陽光直射地面,尤其是在夏天,陽光很強烈,地表的空氣被快速加熱,受熱的空氣比較輕,所以空氣就發生上升運動。我們在夏季白天常見的山丘狀或寶塔狀的雲,就是由於這種作用形成的。

第二是鋒面作用。“鋒面”在氣象學上指的是冷暖空氣交鋒時的界面。當暖而輕的空氣向前進時,遇到冷而重的空氣的阻撓,暖空氣就會在冷空氣斜面上滑升,這時的界面叫做吸鋒面。就會形成大範圍的雲層。當冷空氣向前進遇到暖空氣時,就會衝到暖空氣的下面迫使暖空氣上升,這時的界面,叫做冷鋒面。暖空氣被迫在冷鋒面上上升,也會產生濃厚的雲層。

第三是地形作用。平流的溼空氣遇到山脈、丘陵或高原等地形的阻擋時,就會被迫上升,在迎風山坡形成雲或霧。此外,由於空氣的垂直亂流作用,以及由於溼空氣層夜間的輻射冷卻作用,也會使空氣中的水汽凝結成雲。不論由什麼方式形成的雲,在通常情況下,由於雲滴都很小,下降的速度很慢,只要很弱的上升氣流就可以把它們托住而不掉下來,所以雲彩能懸在空中不會掉下來。

總結

不管是什麼原因形成的雲,其實最後都是上升的氣流提供的支持力和小水滴受到的重力相平衡的結果。隨著小水滴不斷變大,當上升氣流提供的升力小於它所受到的重力時,小水滴就會掉下來形成降雨 或者是降雪,甚至是冰雹。

小夥伴們,關於云為什麼不會掉下來大家弄明白了嗎?如果您覺得這 篇文章對您有幫助,歡迎您點贊、轉發、評論,當然了,更歡迎您關注一下老郭的賬號。


郭哥論道


夏天盯著天空發呆的我,一直都有同樣的疑問,為何雲朵可以在天空自由的飄蕩,優哉遊哉;而一滴小小的雨滴,則再大的風,也留不住它們呢?

這個就得從雲彩的前世今生說開去了。

雲漂浮於空中等於船漂浮於水面嗎?

很多同學覺得,這個問題是沒事找事。一塊鐵扔水裡,直接就沉入水底,但是超過十萬噸的大遊輪,不一樣可以浮在海面上。空氣和海水一樣,就是浮力起作用嘛。這個思路不能說錯,但是卻太粗糙了。雲朵和大遊輪,畢竟不能直接類比的。

好比一塊鐵不是突然變成一艘船,雲朵也不是突然就出現在半空飄蕩的。這需要引入一些空氣動力學的知識點。

雲朵是如何上升到半空中的

雲朵是地面的空氣上升到空中冷凝成小液滴的結果。

地面的空氣受到地面溫度加熱開始上升。由於周邊壓力的下降,空氣團會膨脹,膨脹導致氣團對外做功,進而使自身溫度下降。當還沒有蒸汽冷凝的時候,這個溫度下降的速度大約是10℃/公里——幹絕熱直減率。大氣環境的自然溫度下降大約是6.5℃/公里——環境直減率。

而當溫度下降到露點之後,氣流中的水蒸氣開始出現冷凝,這是氣流的溫度下降速率就會變慢,測量統計為6℃/公里——溼絕熱直減率。

在這個時候,上升氣流的冷卻速度發生了反轉,從一開始的快於環境冷卻速度,變成慢於環境冷卻速度。

上升氣流不停上升,它的溫度逐步下降,使得自身密度增加。當它的冷卻速度快於環境的冷卻速度時,由於浮力效應,它整體會趨於下沉;而它的冷卻速度慢於環境的冷卻速度時,它整體就會趨於上升。

雲朵如何保持漂浮在半空

上一段我們從空氣動力學以及氣象學分析了雲團的上升趨勢。但這只是給出了繼續上升和要掉下來的趨勢,還無法解釋雲朵漂浮的原理。

同學們在意的雲朵漂浮,最關鍵的分界點還有一個,就是露點之後,液滴的形成情況。一朵雲和一艘船的最大不同之處,恰恰就在於此。

當露點之後,液滴開始形成;氣團的下沉趨勢不足以抵抗上升趨勢,那麼,氣團將持續上升,氣團自身的溫度將一直比環境溫度高,由於溫度越來越冷,冷凝液滴開始大量聚積,最終形成降雨。這個結果可不是同學們希望看到的結局。

而另一種情況,當開始冷凝時,氣團的溫度已經比環境溫度要冷,氣團整體上已經出現了下沉的趨勢,它將不會繼續向上爬升,而將向四周飄散開來,轉而以對流的方式下沉,形成飄蕩的白雲的效果。這就是大家日常看到的白雲了。

結語

同學們需要額外注意的是,雲團並不是一個整體關聯的系統,它只是微小的液滴的整體組合。而且組成雲團的液滴,比雨滴要小差不多一千倍。

所以,雖然看起來,雲團是漂浮在半空,其實雲團是在緩慢下沉和上升之中循環的,只不過下沉趨勢明顯的小液滴,瞬間就被蒸發,成為無色無味的水蒸氣,同學們根本看不到而已。

一朵雲,其中包含了眾多的物理學知識,大自然,真是一個神奇的存在啊。學到知識點的同學,給個贊吧!


貓先生內涵科普


雲彩是不透光的,從能量的角度來看,就是雲朵可以吸收太陽光轉化為熱量,同樣也能吸收大地的輻射(紅外線)產生熱量。所以雲層的平均溫度比周圍高一點點。

氣體熱脹冷縮,雲層中的體積會膨脹,所以雲層裡的空氣密度要比周圍低一點點。雖然雲層裡凝結的水汽比較重,但是所佔的體積比例很小。



因此,我們可以直接把雲層看成載著無數小水滴的熱氣球。


飛魚科普


雲是由水蒸氣組成的.就如煮飯時的水氣不也往上跑.

而且只要它的總體密度小於空氣的密度它就不會掉下來.

而只有它遇到冷空氣時,水蒸氣溫度下降結成小水珠,水的密度比空氣大,

所以它就自然而然落下來.這就是我們的下雨過程了.


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