一朵云重50萬公斤，為何掉不下來

科學(xué)家測量積云的密度約為0.5克每立方米。一朵典型的積云的重量大約是50萬公斤。積雨云的密度更大，體積也要大得多，可能重達(dá)100萬噸，相當(dāng)于一群大象飄浮在你的頭頂。那么，如此重的一朵云，為什么掉不下來？

云是懸浮在大氣中的小水滴、過冷水滴、冰晶或它們的混合物組成的可見聚合體，有時候也包含一些較大的雨滴、冰粒和雪晶。云塊占據(jù)天空的面積就是云量，計(jì)算單位為“成”。云是一種重要的天氣現(xiàn)象，云在天氣和氣候及全球變化中起到十分重要的作用。而關(guān)于云，也有一些有趣的知識值得我們探討。

天空中飄幾朵云是多云

天氣預(yù)報(bào)中常常會出現(xiàn)多云天氣，那么天空里有多少云才算是多云呢？

我們通常將整個天空的云量劃分為10等份。云量是指天空被云遮蔽的份數(shù)，記整數(shù)，共有0至10個等級。當(dāng)全天無云時，云量為0;天空完全為云所遮蔽，記10，云遮蓋天空一半時，云量為5（就是50%），依此類推。

云量還分為總云量和低云量兩種，總云量指觀測天空被所有云遮蔽的總成數(shù)，低云量則指天空被低云族的云所遮蔽的成數(shù)。當(dāng)雪、霧、輕霧使天空的云量無法辨明或不能完全辨明時，總、低云量記10;可完全辨明時，按正常情況記錄。因霾、浮塵、沙塵暴、揚(yáng)沙等視程障礙現(xiàn)象使天空云量全部或部分不能辨明時，總、低云量記“-”，若能完全辨明時，則按正常情況記錄。

我們經(jīng)常使用的天氣預(yù)報(bào)中提到的晴、少云、多云和陰，就是根據(jù)云量的多少劃分的。天空無云或總云量少于1成則為晴天，總云量為1至3成為少云;3至7成時為多云，當(dāng)云量在8成以上時則是陰天。

古人根據(jù)云的形狀、來向、顏色等變化，總結(jié)出“看云識天氣”的氣象諺語，這些俗諺靠譜嗎？武漢市氣象臺臺長劉火勝表示，氣象諺語是古人利用“大數(shù)據(jù)”總結(jié)出來的，有些有一定道理。但一種云并非只能由一種天氣形勢產(chǎn)生，看云預(yù)報(bào)天氣的準(zhǔn)確率不會比常規(guī)的天氣預(yù)報(bào)更高。

為什么會有五顏六色的云

你一定見過天上有各種不同顏色的云，有的潔白如絮，有的是烏黑一塊，有的是灰蒙蒙一片，有的發(fā)出紅色和紫色的光彩。不同顏色的云究竟是誰描繪出來的呢？

其實(shí)，我們所見到的各種云的厚薄相差很大，厚的可達(dá)七八千米，薄的只有幾十米。有滿布天空的層狀云、孤立的積狀云以及波狀云等。很厚的層狀云或積雨云，太陽和月亮的光線很難透射過來，看上去云體就很黑;稍微薄一點(diǎn)的層狀云和波狀云，看起來是灰色，特別是波狀云，云塊邊緣部分，色彩更為灰白;很薄的云，光線容易透過，特別是由冰晶組成的薄云在陽光下顯得特別明亮，帶有絲狀光澤，天空上有這種層狀云，地面物體在太陽和月亮光下仍會映出影子。

有時云層薄得幾乎看不出來，但只要發(fā)現(xiàn)在日月附近有一個或幾個大光環(huán)，仍然可以斷定有云，這種云叫“薄幕卷層云”。孤立的積狀云，因云層比較厚，向陽的一面光線幾乎全部反射出來，因而看起來是白色的;而背光的一面以及它的底部，光線就不容易透射過來，看起來比較灰黑。

云為何有很多奇怪的形狀

除了奇妙的顏色，天空中的云朵還有很多奇怪的形狀。有時藍(lán)藍(lán)的天空中飄著絲絲白云像羽毛;有時波濤起伏、烏云翻滾，傾刻間狂風(fēng)暴雨……云朵神奇演變的奧秘在哪里？

氣象學(xué)家們的研究表明，云的種種變化是由于大氣中水汽含量多寡及空氣上升運(yùn)動的變化造成的。

例如，直沖藍(lán)天的積狀云出現(xiàn)，表明空氣中對流運(yùn)動激烈，從近地面（或海面）上升的暖濕空氣，因絕熱冷卻使其水汽達(dá)到過飽和而凝結(jié)成云，形成的云體底部是平的，上部隨著上升氣流而向上伸展，而在下沉氣流控制的地方，空氣絕熱增溫，相對溫度變小，于是在云塊間露出了藍(lán)天;當(dāng)暖濕空氣從冷空氣的背面爬升時，絕熱冷卻使它很快達(dá)到過飽和而發(fā)生凝結(jié)，形成一種均勻的像幕布一樣鋪滿天空的層狀云。

如果空氣的密度和風(fēng)速在上、下層中差異較大，那么，在這種上、下層的交界面上，就會產(chǎn)生波動運(yùn)動。

這時，如果空氣的相對濕度較大，在波峰處的空氣因上升絕熱冷卻達(dá)到過飽和而凝結(jié)成云，在波谷處的空氣因下沉絕熱增溫，相對濕度減小，很少有云形成，于是在天空中出現(xiàn)了一排一排整齊的、中間隔著藍(lán)天的云系。

一朵云重50萬公斤，為何掉不下來

說完云的顏色和形狀，再來看云的重量。科學(xué)家測量積云的密度約為0.5克每立方米，積云是蓬松的白云，云的具體密度取決于它們的類型，花邊卷云的密度較低，而雨云更密。一朵典型的積云大約長寬高各有1千米，按照0.5克每立方米的密度計(jì)算，整個積云的重量正好是50萬公斤。積雨云的密度更大，體積也要大得多，可能重達(dá)100萬噸，相當(dāng)于一群大象飄浮在你的頭頂。

那么，一朵云重達(dá)50萬公斤，為什么掉不下來？

一言以蔽之：終端速度低。終端速度是自由落體物體在重力和空氣阻力的相互制約下，最終能夠達(dá)到的最大勻速。一般規(guī)律是：物體自重越重，終端速度越大。

在分析云為什么不會掉下來這個問題時，我們不能考慮整片云的總重，因?yàn)榻M成云的微小液滴之間獨(dú)立存在，彼此并沒有相互作用。因此對該問題涉及整體浮力和密度的內(nèi)容的回答則不可取，因?yàn)樵贫洳⒎亲鳛橐粋€整體發(fā)生內(nèi)部互相牽連的相互作用;而對于單個液滴或冰晶，其密度又遠(yuǎn)大于空氣。

對于其中的每一個液滴，由于其重量極小，終端速度也因此很小。此時細(xì)微的氣流擾動便可以將這些液滴托起，回到原來的高度上。

在適當(dāng)?shù)臈l件下，這些小水滴或小冰晶會進(jìn)一步聚集，當(dāng)每個小水滴或小冰晶大到空氣托不起時，就自然會落下來。這也就是我們常見的下雨或下雪。