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一朵云的重量可以將近50萬公斤,那為何它不會掉下來呢?
2023/11/25

每當我們抬頭望向太空,總能看到成片的厚重云層,據有關研究顯示,一朵中等大小的云朵重量可以達到50萬公斤。

很多人都曾認為云沒有重量吧?

如此巨大的重量,受到的重力影響自然非比尋常,為什麼沒有從天上掉下來呢?今天我們就來一探究竟。

在此之前,我們先來看看云的形成過程,很多問題就能夠迎刃而解了。

云朵的形成和地球的水循環有直接的關系,當地面上的水汽蒸發進入到空氣中就會漂浮起來。

自然界中的水循環

當足夠多的水蒸氣聚集起來后,形成成片的云朵,當然,云朵本身可見性并不高,之所以我們看到的云朵有形狀,是因為當中含有大量的可見聚合物,在光的折射作用下,也就形成了我們看到的形狀。

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部分水蒸氣在升入空中,冷凝之后就形成了降雨、降雪等天氣。

根據云層的高度不同,云朵所能夠承受的水蒸氣量也有所差異。

距離地面較低的云被稱為低云族,由于它的溫度相對要高,水蒸氣不容易冷凝,很難形成降雨。

高中低云族位置

中云族則是降雨的「主力軍」,它們大約距離地面2公里到6公里之間,在空氣的冷卻作用下,主要形成雨云。

高云族高度大于6公里,云層更加寒冷,通常會在內部形成冰晶,它主要形成降雪,降雨作用微乎其微。

高云族之上,大家就能夠看到一望無際的蔚藍天空了,此時幾乎沒有云朵阻擋視線,視覺效果非常好。

不管是哪類運動,它們的重量都是不可小覷的,50萬公斤已經是常態,而一些大型的云朵甚至能夠重達100萬公斤。

它們之所以不會掉下來,正是和自身的性質以及高度有關。

一個物體想要從高處進行自由落體,不僅受到重力加速度的影響而且還受到物體質量、表面積、空氣阻力等多種因素的影響。

自由落體演示

比如,兩個相同體積的蘋果,前者質量更大,那麼它的下墜速度也就越快。

而兩個相同質量,但表面積不同的物體,比如,蘋果和一張攤開且質量相等的大餅,后者下墜的速度肯定也就更慢了。

所以,墜落的過程是非常的復雜的,我們需要考慮的因素也有很多。

不過,我們也有將其簡單化的辦法,在物理學上有一個終端速度的概念,簡單來說就是物體的下落時扣除一切影響因素的「凈落地」速度。

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蘋果若沒砸在牛頓頭上會很可惜

當終端速度為0或者是負值的時候,就表明這種物體受到的重力和外界的各種力相互持平,也就是說,該物體能夠懸浮在空中。

而考慮終端速度的一個關鍵因素就是物體的質量,當物體質量足夠小,那麼它所受到的重力影響也就越小,它懸浮在天上所需的各種力也就對等了。

當我們在考慮云層的時候,不能整體地去看待它。

因為云朵雖然是水蒸氣和各類物質的聚合體,但并不能算是一個整體,它們更像是聚合在一起水蒸氣一般。

云的形成

就像是彌漫在山間的霧氣,與其說它們是一片霧,跟不如說是堆積到一起的「水」。

其主要原因還是它們的分子結構并沒有緊密相連,無法形成一個特定的整體。

從孤立的角度看到,一個水蒸氣結構的質量就非常輕了,想要懸浮在空中,也是非常簡單的事情。

就像是鳥類的羽毛,想要從天上飄下來都需要相當長的時間,更別說小它許多倍的水蒸氣結構。

云的內部物質與活動

天空上微微流動的氣流,或者是其他力的因素影響,就能夠讓它們在天上懸浮相當長久的時間。

所以說,并不是云層沒有在下墜,而是它們很難掉下來。

當然,也有一部分云朵在絕對平靜的大氣當中,幸運地掉到了低空。

不過這類水蒸氣很容易在天上蒸發掉,就算落在大家面前,憑借我們的視力也是難以看清的。

正如之前所說,云朵本身并不容易被觀察到,主要是含雜了可見的漂浮物,才能被人們察覺。

最后,云朵即便是下墜,也并不是一整朵往下掉。

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一團像棉花似的云

由于云朵內部的水蒸氣結構并不相連,一部分水蒸氣結構掉下去之后,其他便「無動于衷」。

當然,也有我們可視化的云朵「掉落」現象,那就是降雨、降水等自然現象。

你喜歡下雨天嗎?

兩者都是因為云朵當中的水汽冷凝,由于無法支撐其重量,便從高空掉落。

在過程當中,有很大一部分水或者是雪被蒸發,能夠真正來到地面的其實并不多。

此外,云層還有另外一種下沉的說法,那就是所謂的氣流下沉。

氣流下沉演示

根據中學所學的物理知識,當一個地區的溫度發生變化時,就很容易形成氣流交替。

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低溫形成高壓,高溫形成低壓,氣流往往是從高壓流向低壓,地面和高空的溫差過大時,便形成了上升氣流或者是下沉氣流。

如果受到下沉氣流的影響,此時的云朵由于空氣的擾動作用,有很大一部分水蒸氣結構會隨之落下。

即便如此,人們也無法直接觀察到這種神奇的自然現象。

因為在下沉的過程當中,地面的溫度較高,當水蒸氣結構距離地面不遠處的時候,它已經蒸發掉了。

這對于低密度小質量的水蒸氣結構來說,是非常輕松的事情。

要知道,在常溫下我們生活中的水都在不斷地蒸發,別說是水蒸氣結構了。

水蒸氣

當然,地球的云層運動是一個非常復雜的過程,根據不同云層的高度,它們的具體影響因素和其他方面的表現又有所差異。

我們在這里只是對云層的運動進行一個簡單的講述。

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比起云朵的下墜原因,很多小伙伴可能對地球為什麼不會下落更感興趣。

根據天文學家測量的數據結果顯示,地球的質量大約為5.97237✕10²⁴kg。

這可比云層大了不知道多少被倍,可它仍舊能夠懸浮在宇宙空間,不僅是地球,就連太陽甚至是其他星系,似乎都不會落下。

太陽系結構

這個問題相對來說就要簡單許多了,地球不會下墜的最大因素就是受到了太陽的引力作用影響。

太陽就像是一個巨大的磁鐵,將地球狠狠地吸住,只要太陽不落下,地球就不會往下掉。

而太陽又受到了銀河系的引力作用,只要銀河系還在,太陽就會一直圍著它轉動,也就不會落下了。

銀河系結構

更何況,對于整個宇宙來說,何為下降,這很難有一個定論,從我們目前的認知而言,宇宙是個啥形狀,都還是個未知數,更別說其他研究了。

地球不會下墜,至少在未來幾十億年以內,都是非常穩定的。

未來還有更多的謎題等待我們去探索,只要人類對未知的渴望還在,探索的腳步就永遠不會停止。

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