每当我们抬头望向太空,总能看到成片的厚重云层,据有关研究显示,一朵中等大小的云朵重量可以达到50万公斤

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很多人都曾认为云没有重量吧?

如此巨大的重量,受到的重力影响自然非比寻常,为什么没有从天上掉下来呢?今天我们就来一探究竟。

在此之前,我们先来看看云的形成过程,很多问题就能够迎刃而解了。

云朵的形成

云朵的形成和地球的水循环有直接的关系,当地面上的水汽蒸发进入到空气中就会漂浮起来。

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自然界中的水循环

当足够多的水蒸气聚集起来后,形成成片的云朵,当然,云朵本身可见性并不高,之所以我们看到的云朵有形状,是因为当中含有大量的可见聚合物,在光的折射作用下,也就形成了我们看到的形状。

部分水蒸气在升入空中,冷凝之后就形成了降雨、降雪等天气。

根据云层的高度不同,云朵所能够承受的水蒸气量也有所差异。

距离地面较低的云被称为低云族,由于它的温度相对要高,水蒸气不容易冷凝,很难形成降雨。

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高中低云族位置

中云族则是降雨的“主力军”,它们大约距离地面2公里到6公里之间,在空气的冷却作用下,主要形成雨云。

高云族高度大于6公里,云层更加寒冷,通常会在内部形成冰晶,它主要形成降雪,降雨作用微乎其微。

高云族之上,大家就能够看到一望无际的蔚蓝天空了,此时几乎没有云朵阻挡视线,视觉效果非常好。

不管是哪类运动,它们的重量都是不可小觑的,50万公斤已经是常态,而一些大型的云朵甚至能够重达100万公斤。

它们之所以不会掉下来,正是和自身的性质以及高度有关。

云不会掉下来的原因

一个物体想要从高处进行自由落体,不仅受到重力加速度的影响而且还受到物体质量、表面积、空气阻力等多种因素的影响。

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自由落体演示

比如,两个相同体积的苹果,前者质量更大,那么它的下坠速度也就越快。

而两个相同质量,但表面积不同的物体,比如,苹果和一张摊开且质量相等的大饼,后者下坠的速度肯定也就更慢了。

所以,坠落的过程是非常的复杂的,我们需要考虑的因素也有很多。

不过,我们也有将其简单化的办法,在物理学上有一个终端速度的概念,简单来说就是物体的下落时扣除一切影响因素的“净落地”速度。

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苹果若没砸在牛顿头上会很可惜

当终端速度为0或者是负值的时候,就表明这种物体受到的重力和外界的各种力相互持平,也就是说,该物体能够悬浮在空中。

而考虑终端速度的一个关键因素就是物体的质量,当物体质量足够小,那么它所受到的重力影响也就越小,它悬浮在天上所需的各种力也就对等了。

当我们在考虑云层的时候,不能整体地去看待它。

因为云朵虽然是水蒸气和各类物质的聚合体,但并不能算是一个整体,它们更像是聚合在一起水蒸气一般。

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云的形成

就像是弥漫在山间的雾气,与其说它们是一片雾,跟不如说是堆积到一起的“水”。

其主要原因还是它们的分子结构并没有紧密相连,无法形成一个特定的整体。

从孤立的角度看到,一个水蒸气结构的质量就非常轻了,想要悬浮在空中,也是非常简单的事情。

就像是鸟类的羽毛,想要从天上飘下来都需要相当长的时间,更别说小它许多倍的水蒸气结构。

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云的内部物质与活动

天空上微微流动的气流,或者是其他力的因素影响,就能够让它们在天上悬浮相当长久的时间。

所以说,并不是云层没有在下坠,而是它们很难掉下来。

当然,也有一部分云朵在绝对平静的大气当中,幸运地掉到了低空。

不过这类水蒸气很容易在天上蒸发掉,就算落在大家面前,凭借我们的视力也是难以看清的。

正如之前所说,云朵本身并不容易被观察到,主要是含杂了可见的漂浮物,才能被人们察觉。

最后,云朵即便是下坠,也并不是一整朵往下掉

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一团像棉花似的云

由于云朵内部的水蒸气结构并不相连,一部分水蒸气结构掉下去之后,其他便“无动于衷”。

当然,也有我们可视化的云朵“掉落”现象,那就是降雨、降水等自然现象。

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你喜欢下雨天吗?

两者都是因为云朵当中的水汽冷凝,由于无法支撑其重量,便从高空掉落。

在过程当中,有很大一部分水或者是雪被蒸发,能够真正来到地面的其实并不多。

此外,云层还有另外一种下沉的说法,那就是所谓的气流下沉。

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气流下沉演示

气流下沉

根据中学所学的物理知识,当一个地区的温度发生变化时,就很容易形成气流交替。

低温形成高压,高温形成低压,气流往往是从高压流向低压,地面和高空的温差过大时,便形成了上升气流或者是下沉气流。

如果受到下沉气流的影响,此时的云朵由于空气的扰动作用,有很大一部分水蒸气结构会随之落下。

即便如此,人们也无法直接观察到这种神奇的自然现象。

因为在下沉的过程当中,地面的温度较高,当水蒸气结构距离地面不远处的时候,它已经蒸发掉了。

这对于低密度小质量的水蒸气结构来说,是非常轻松的事情。

要知道,在常温下我们生活中的水都在不断地蒸发,别说是水蒸气结构了。

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水蒸气

当然,地球的云层运动是一个非常复杂的过程,根据不同云层的高度,它们的具体影响因素和其他方面的表现又有所差异。

我们在这里只是对云层的运动进行一个简单的讲述。

比起云朵的下坠原因,很多小伙伴可能对地球为什么不会下落更感兴趣。

地球不会下坠

根据天文学家测量的数据结果显示,地球的质量大约为5.97237✕10²⁴kg。

这可比云层大了不知道多少被倍,可它仍旧能够悬浮在宇宙空间,不仅是地球,就连太阳甚至是其他星系,似乎都不会落下。

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太阳系结构

这个问题相对来说就要简单许多了,地球不会下坠的最大因素就是受到了太阳的引力作用影响。

太阳就像是一个巨大的磁铁,将地球狠狠地吸住,只要太阳不落下,地球就不会往下掉。

而太阳又受到了银河系的引力作用,只要银河系还在,太阳就会一直围着它转动,也就不会落下了。

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银河系结构

更何况,对于整个宇宙来说,何为下降,这很难有一个定论,从我们目前的认知而言,宇宙是个啥形状,都还是个未知数,更别说其他研究了。

地球不会下坠,至少在未来几十亿年以内,都是非常稳定的。

未来还有更多的谜题等待我们去探索,只要人类对未知的渴望还在,探索的脚步就永远不会停止。

参考资料

[1]、世界气象组织《云的定义》

[2]、孙学金,气象出版社《大气探测学》

[3]、中国气象科普网《云》