云在天上飘着,看起来轻飘飘的。但一朵积云的重量,其实有好几百吨。它为什么不掉下来?这个问题比看起来复杂。
云不是水蒸气。水蒸气是看不见的,云是无数小水滴和小冰晶。这些水滴非常小,半径只有十微米。十微米是什么概念?一根头发丝的十分之一左右。
这么小的一滴水,落得有多慢呢?在空气里,小圆球的终端速度跟半径的平方成正比。半径十微米的水滴,落地速度大约只有每秒一点二厘米。也就是一分钟走七十厘米。
而云里的上升气流,速度通常在每秒一米左右。比水滴下落快一百倍。所以水滴根本落不下来,被气流托住了。这就是云不掉下来的原因。
那雨为什么会掉下来?因为水滴会长大。云滴通过碰撞合并,几十微米变成几百微米,最后变成一毫米。半径涨了一百倍。可水滴一大,空气的阻力就不再跟速度成正比,实际只快了五百倍上下。
一毫米的雨滴,下落速度大约是每秒四到六米。这个时候上升气流就托不住了。所以下雨的本质,是水滴长大了。还有一个细节。
云滴要长大,需要一种东西叫凝结核。空气中的尘埃、盐粒、花粉,都行。没有凝结核,水汽很难自己聚成水滴。所以人工增雨,往云里撒的就是这些微粒。
顺便说一句,云的重量是怎么算的?一朵一公里见方的积云,含水大约五十万公斤。也就是五百吨。这么重的东西飘在天上,靠的就是那点上升气流。
还有一件事,云的颜色也是水滴大小决定的。水滴越小,散射越强,云就越白。水滴大到开始吸收,云就会发灰。所以乌云不是脏,是水滴长大了,那正是要下雨的信号。
所以下次抬头看云,可以想一下这件事。它不是轻,是慢。想聊的在评论区说说。