云有多重(人能站在上面吗)
白云几乎每天都能看到,但是你知道吗?科学家发现,一朵中等大小的云质量约为500吨,相当于数百头大象的重量。应该是要掉的,但是这么重的云为什么没有掉下来?
要知道这个答案,还得从云的形成说起。
云的形成在我们的理解中,水有三种形态:固态、液态和气态。
当液态水的沸点达到100摄氏度时,液态水就会汽化形成云,但云不是沸腾形成的,而是蒸发形成的。
与蒸发不同,蒸发是一个氧分子和水分子交换的过程。我们知道水分子包含一个氧原子和两个氢原子。
在自然界的河流、湖泊和海洋中,不仅有水分子,还有一些其他元素,包括氧分子。这些氧分子有时会与水分子结合,取代水分子中的氧。但在置换过程中,由于水分子和氧分子的价电子(价电子是指最外层的电子数)的旋转速率不同,氧分子中的价电子比水分子中的价电子高,所以氧分子置换水分子后,水分子的结构看起来就像一个充满的气球。
温度越高,分子活动越剧烈,与水分子结合的氧分子越多,蒸发速度越快。
水分子与空气体的接触面越大,氧分子越容易与水分子结合,蒸发速度越快。
空气体流动越快,蒸发越快,越容易形成云。
水分子之所以能飘入空而形成云,是因为水分子比空气体轻。
根据阿伏伽德罗定律:在相同的温度和压力下,相同体积的空气体中的分子数是相同的。
地球大气层的大部分是由氦分子和氧分子组成的。
因为氦分子的原子序比氢分子晚,所以水分子比较轻。当一定体积的空气体中充满水分子时,这个区域的空气体会像充满氢气的气球一样上升。
当达到一定高度时,由于温度和压力的降低,相同体积的高度空所包含的水分子数量会减少,水分子会向附近扩散。但是这个时候我们看不到,因为它们太小了。
事实上,由于电子的电荷,水分子和水分子会形成斥力,在自然条件下几乎不会凝聚在一起。之所以能观测到它们,是因为大气中不仅有各种气体,还有尘埃,尘埃会充当凝结核,附近的水分子会聚集在尘埃周围。当每个凝结核聚集了足够多的水分子,这时就会形成云。
云何不落?根据科学家的研究,一朵中等大小的云的质量约为500吨。之所以不会掉,是因为云的下落速度。
我们知道,云是由小水滴组成的,实际上会在天空中落下空,但其落下的速度要遵循终端速度。
终端速度是指任一粒子在不受其他粒子干扰的情况下下落时,相对于恒速阶段流体的速度。
水滴下落时,由于体积小,重量轻,下落速度很慢。但水滴在下落过程中会受到其他水分子或灰尘的干扰,产生碰撞,反弹回空。
在这个过程中,我们可以想象一个晴天的小尘埃空。它们的下降速度非常非常慢,有一点点空气体流动,它们就会上升。
同时,水滴在下落的过程中也会蒸发,也就是说,在雨滴落地之前,雨滴再次蒸发成水分子,飘入高空,再次汇聚到凝结核附近,形成小水滴。
虽然一朵云在我们眼里变化不大,但是组成这朵云的每一个小水滴都在变化,也就是处于动态平衡中,所以50吨重的云不会像钢铁水泥一样从空上掉下来。
云是怎么变成雨的?事实上,由于温度的原因,云变成了雨。我们知道,high 空的温度很低。当上升到一定高度空时,水滴会进入冰点,形成冰晶。在冰晶形成的过程中,水滴会释放热量,使周围的水滴蒸发。这时冰晶作为凝结核,吸收周围的水分子,所以冰晶会越长越大,直到达到一定重量,它们才会落到地面。
在冰晶下落的过程中,由于地表温度的原因,会形成雨或雪。这是自然降雨或降雪的过程。
澳大利亚大火后之所以会有暴雨,是因为大火的高温导致当地土壤、树木、河流、湖泊中的水分子升上天空空,而大量的灰烬会飘入空中形成凝结核,让高空中的水分子凝结形成降雨落到地面。