通俗来说,云的成分就是水。云是地球上庞大水循环的有形体现。太阳照在地球表面,地面上的液态水会蒸发成水蒸气,随着上升气流逐渐往高空去。由于高度增加,温度会逐渐降低,因冷却而凝结成微小的水滴或冰晶。当温度高于0℃时液化成小水滴,低于0℃时则凝结为小冰晶,这些小水滴和小冰晶聚集在空气中的微尘周围,将阳光散射到各个方向,这就产生了云的外观。
云朵看起来轻飘飘的,其实每一朵都是“重量级选手”:一般轻薄的云也有上百吨,相当于十几头大象的质量,覆盖面积可达数千平方米;中等规模的云质量超过500吨;最庞大的云团能容纳数十亿滴水,重达几千万吨。
云既然这么重,为啥还能飘浮在空中,不会因为地球引力而掉到头上来?
简单来说,这是4种“隐形力量”互相配合的结果。
首先是上升气流的托举。地表受热产生的上升气流(速度可达10米/秒)如同永不停歇的电梯能持续托住云滴。
其次是空气浮力作用。根据阿基米德原理,云滴受到的浮力等于排开空气的质量。
再次是布朗运动干扰。空气分子不停撞击云滴,产生无序运动,这种微观扰动能延缓下落过程,就像游乐园中的碰碰车游戏。
最后是蒸发缓冲机制。在云下坠的过程中,底部云滴会重新蒸发为水汽,形成动态平衡。
当然,云不是不会往下掉,只是掉落的速度太慢了,慢到我们几乎觉察不出来。
(《青少年科技博览》2025年第7期 李楚萱 李云龙)