藍天白雲,青青草原,這是想像中最美的風景之一。有時候躺在草地上看著這白雲朵朵飄過,會有一個疑問產生。這棉花糖似的白雲到底會有多重?會不會從天上突然間掉下來?
別輕易小看這一朵朵的「棉花糖」,它們每一朵都有幾百噸重!雲是地球水循環系統中重要的組成部分,太陽照射在地球表面,水會蒸發成水蒸氣,隨著上升氣流逐漸往高空去,隨著高度的增加,溫度會逐漸降低,平均每增加100米高度,氣溫會下降0.65攝氏度。當溫度降到一定值時,水蒸氣遇冷又凝結,並聚集在空氣中的微塵周圍,形成小水滴。越來越多的小水滴聚集在一起,便形成了雲。即使是一塊中等規模的雲,它的重量都可以達到500噸以上。
水分子是由一個氧原子和兩個氫原子組成。而地球上的空氣主要成分是氮氣和氧氣,其中氮元素比氫元素要重,因此水分子相比於空氣而言更輕。由於同溫同壓下,相同體積內的分子數相同,因此水分子較多的地方相比於周圍其他的空氣更輕,此時水分子就會因為更輕而上升。但是,再輕的水分子也會因為地球的引力而墜落。所以,漂浮在高空中的雲也會受到地球引力影響,向下墜落。只不過這些小水珠的下落速度非常慢。在物理學上,有一個速度專門指像小水珠這樣的微末物體的下落速度,被稱之為「終端速度」。其實就是指終端速度和物體的質量以及展開面積有關,其中物體的質量越小,終端速度越慢。
小水珠的質量就非常小,以至於它們墜落的速度會非常非常慢,很多在我們看起來像是漂浮在空中一樣。這些小水珠也會下降,只是在下降過程中又會被蒸發,重新升入高空形成小水珠。因此,雲就是一個動態平衡的過程。
其實,從溫度上來解釋,很容易明白。本來,在高空的雲塊中,水就是以冰晶或是雪花狀態凝結在一起形成了雲。一兩塊孤獨的雲是不會興起風浪下起孤獨的雨,必須通過強烈的空氣對流使大量的雲塊積累在一起,通過相互擠壓碰撞,冰晶與冰晶之間相互碰撞摩擦後,才會使體積和重量變得更大更重,這樣才會形成冰晶向地下墜落。而墜落的過程中,如果接近地面時的溫度是>0℃,那就是下雨;如果接近地面溫度時是<0℃,那就是下雪;如果在下降過程中,在暖空氣層被融化成水下降,再接近又遇到低空超級冷空氣時,又被速凍,那就是下冰粒。
事實是夏天的極端天氣變化下,也會下冰雹。冰雹的產生和強烈的上升氣流有關,而夏季往往容易出現強烈的對流活動。當對流雲發展強盛時,雲頂高度可以達到10000米以上的高空,那裡的溫度在零下30-40℃,雲中的上升氣流不斷將雲下部增長的水滴送到雲的中部,成為過冷水滴;雲中的下沈氣流可將上部的冰晶、雪花帶到中部,過冷水滴和冰晶碰撞在一起形成了冰雹的核心。冰雹核在雲中0℃層隨上升和下沈氣流不斷升降、運動和增大,像滾雪球一樣越來越大,當上升氣流再也托不住不斷增大的冰雹時,便降落到地面形成我們看到的冰雹。
四季的雲,各有四季味道。秋季秋高氣爽天高雲淡、夏季碧空萬里白雲朵朵蔚為壯觀、冬季漫天遮蔽殘陽、春季輕風拂過輕雲姿態萬千。
閒瑕之餘,可以多仰望天空,找找那朵你心儀的雲彩。