云有多重,一朵云重量500吨,为何不会掉下来?

当我们看到天空中飘来的朵朵白云时云有多重,我们会感觉云是轻飘飘的 。其实不然,云不但有重量而且还非常的重 。

云有多重,一朵云重量500吨,为何不会掉下来?

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图示:云
既然云非常的重,那为什么云还会飘在天空中不会掉下来呢?为了搞明白这个问题,咱们先来了解下云是怎么形成的 。云其实是漂浮在空气中的小水滴和冰晶组成的巨大的结合体 。空气受热后就会形成上升的气流升到更高的空中 。空气中的水蒸气在上升的过程中就会遇冷凝结 。它们会聚集在空气中的尘埃微粒上形成微小的水滴 。这些小水滴在一起就形成了云 。
云中的小水滴会反射阳光,这样云的颜色就是白色的 。但是当云中的水滴密度比较大时,阳光就无法穿过它们,这样白云就变成了乌云 。
图示:积云
气象学家指出,一块长约1公里的云重量差不多就有500吨 。一头大象重约6吨,那么一朵云的重量就相当于83头大象的重量 。一朵云居然有这么重,是不是感觉非常不可思议呢?
一朵云重量500吨,为何掉不下来呢?我们在地面上看云感觉它们是一个整体 。其实它们只是有无数的微小水滴和冰晶形成的结合体 。真想小水滴和冰晶在自身是重力影响下是打算落到地面上来的 。但是这些小水滴不断受到来自下方地面上升热气流的托举 。它们才会持续的漂浮在天空中 。如果我们仔细观察一朵云的话,就会发现云的形状是在不断发生变化的 。这就是云受到上升气流的影响在不断的上升和下降 。
图示:云的形成
当然了,有时候云还是会掉下来的 。当一朵云中的水滴和冰晶密度变过大,上升的气流已经不能托起它们的时候,这些小水滴和冰晶就会降落到地面 。当云从天空中掉下来的时候,我们就说“下雨了”或者是“下雪了” 。
一朵云的重量将近50万公斤,那为什么它不掉下来?白云飘飘,浮云悠悠,假如一朵云的重量将近50万公斤(500吨),那为什么它不掉下来?笔者也很好奇,经过简单的推算,原来如此,它还真有掉不下来的科学道理 。看下图:
云有多重,一朵云重量500吨,为何不会掉下来?

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这朵白云在游动过程中,要受到悬浮在空气中浮力,下落过程中阻力(上升气流),白云自身的重力,当浮力与阻力之和与重力相等时,白云处于平衡状态,不上也不下,达到了悬浮在空气中条件 。
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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
【云有多重,一朵云重量500吨,为何不会掉下来?】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
结论:对流层厚度在8~10千米,500吨一朵云在8千米高度上所承受的浮力是很大的,浮力远远高于500吨(自身重力),处于上浮状态,云会上下起伏,白云飘飘,达到平衡状态 。基本上不需要上升气流给它支撑了 。这就是云为什么掉不下来的原因了 。
什么时候托不住下雨呢?
当大气中水汽不断上浮,水汽不断凝结,密度不断在增大,积雨云的密度增至雨层云的密度15克/立方米时,密度增大了30倍 。
1立方千米云此时增大到500*30=15000吨(自身重量,便于计算体积不变)此时雨层云重量超出浮力值很大,所以要不断下落,下落过程中,空气密度在不断增大,同时上升气流在加大,云滴也在快速增长,所受浮力是已经托不住云的重量,托不住了卸下包袱,就要产生下雨吧,这就是下雨的科学道理 。