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一朵云的重量将近50万公斤,那为什么它不掉下来?

 知筑 2020-06-26

云是大气中的水蒸气遇冷液化成的小水滴或凝华成的小冰晶,所混合组成的漂浮在空中的可见聚合物,是地面上的水吸热变成水蒸气,从而上升到天空蒸汽层上层,由于蒸汽层上层温度低,水蒸气体积缩小比重增大,蒸汽下降,而蒸汽层下面温度高,下降过程中再吸热,再度上升遇冷,再下降,然后反复,气体体积逐渐缩小,最后集中在蒸汽层底层。在底层形成低温区,水蒸气向低温区集中,这就是云的形成。简单来说,云就是地球上庞大水循环的结果。

这和云有多重没多大关系,而是跟密度有关系。这就好比一斤棉花和一斤铁哪个重是一个道理,大家说哪个重?平时大家做饭冒出来的蒸汽不都是往上跑嘛,原因就是蒸汽的密度要比空气的密度小,而云朵就是由大量的蒸汽聚集在一起形成的,这就是为什么云再重也不会掉下来的原因了。

云的体积越大,在下沉时受到的阻力越大。举个例子,同样为1斤的棉花和1斤的铁块从同一楼层扔下,铁块肯定会先落地,棉花会经很长的时间才能飘下来,而且遇到大风时,铁块不受影响,而同样重量的棉花可能就被吹远了,因为棉花的密度远低于铁块,1斤棉花的体积很大,受力的面积也很大,所以向上的阻力很大。

同样的道理,当云受到的向上的阻力等于重力时就不再下降了,因为此时它在竖直方向的合力为零。而且云的受风面很大,受到高空中不同方向的气流影响,导致云在空中一直随风的方向漂浮,而不会下沉。

云是水汽凝结成小雨滴而形成的,水滴的含量因云的类型而异。积云的含水量为每立方米0.2克至克;高积云的含水量为每立方米0.2克至0.5克;雨层云的含水量每立方米可达15克。

我们取高积云的比重,按0.5克/立方米计算,50万公斤的云体积是

50万*1000/0.5=1立方千米, 取海平面空气的密度为1.29千克/立方米,它承受的浮力1立方千米*1.29=1290000吨

由于云大部分在对流层顶活动,空气的密度与海拔高度有很大关系,越高密度越小,8000米高度空气密度大约在0.52千克/立方米,此时承受的浮力是0.52*1立方千米=520000吨

其实有的云朵也是可以掉下来的,比如说低云:其内部的小水滴和冰晶质量相对来说会大一些,这种云就会缓慢下降,肉眼可能感觉不到,但是你们可以参考一下雾霾天,大家都知道PM2.5吧!这是一种质量非常大的有害物质,这些物质构成的集团,就散布在地表区域。如果你所在地区环境比较好,那么你可以观察一下山间的大雾,近距离观察你会发现雾气当中水含量是很大的,这就是低云的一种。

一般有这样一个规律,那就是如果一个物体的重量越大的话(当然得保证这个物体是实心的),那么当它自由落体受到的重力和空气阻力相等的时候,它的速度也会越大。套用到这个问题中来,如果一个极微小的水滴想要下落的话,那么它所受到的重力应该大于空气阻力(也可以说是浮力),也只有这样,它才能不断下落,但是随着速度越来越快,它的加速度也就越来越小,最终加速度为零,它就会做匀速运动了。

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