漂浮在天空中的云这么重,你知道吗?

来源:爱酷猪责编:网络时间:2024-04-07 06:00:53

测量数据显示,天空中平常漂浮的美丽蓬松的白云平均密度约为每立方米0.5克,平均体积约为1立方公里。 经过简单的计算,我们可以得出,一朵云的重量可达500吨。

那么问题来了,如果天上的云这么重,为什么它们不掉下来而是漂浮在空中呢? 对此,有一个普遍的观点认为,云实际上是水蒸气,而水蒸气的密度比空气小,所以承载云的是空气。 这个原理就像“油可以浮在水面上”一样简单。 然而,这种观点是非常片面的。

原因很简单。 水蒸气是一种无色透明的气体。 如果天上的云真的是水蒸气,我们就看不到它们。

云真的不会掉下来吗?

云实际上是大量极小的液态水滴和固态冰晶。 它们通常是由高海拔地区上升空气中的水蒸气凝结而成。 为了描述方便,我们可以将它们称为“云滴”,而由于这些“云滴”可以散射光线,所以我们可以看到一片又一片的云。

值得一提的是,我们在烧水时看到的“白色气体”其实就属于此类物质。 从本质上讲,这种“白色气体”并不是水蒸气。

由于组成云的“云滴”不会相互吸引,因此从物理角度来看,云不能被视为一个整体。 这意味着,对于云中的每一个“云滴”,无论是小水滴还是小冰晶,其密度都远大于空气的密度。 在这种情况下,密度较低的空气无法容纳它们。

也就是说,单从物质密度的角度来看,天上的云朵应该会落下来,但显然这样的事情并不会发生。 到底是怎么回事?

天上的云为什么不落下来?

这从“终端速度”开始。 我们知道,当物体做自由落体运动时,在重力的作用下,其下落速度会越来越快。 然而,如果是在大气层中,物体在下落过程中下落的速度会越来越快。 会受到空气阻力的影响。

空气阻力可以用公式“F=(CρSV^2)/2)”来描述,其中C为空气阻力系数,ρ为空气密度,S为物体的迎风面积,V为物体的迎风面积。物体相对于空气的速度。

可见,当物体在大气中自由落体时,其遇到的空气阻力会随着物体下落速度的增大而迅速增大。

但空气阻力不会无限增加,因为当空气阻力和重力的合力为零时,物体的下落速度不会继续增加。 在这种情况下,物体总是会以当前的速度下落,此时它的速度称为“终点速度”。

(注:以上只是简单分析,忽略了空气浮力等影响不大的因素)

也就是说,当一个物体达到“终端速度”时,它总是会受到两种力的作用,一个是重力,另一个是空气阻力。 这两个力大小相等,方向相反。 地球重力可以用公式“G=mg”来描述,其中m是物体的质量,g是地球的重力加速度。 由此我们可以得出结论,物体的质量越小,“终端速度”越低。

这也可以解释为什么蚂蚁可以从高处掉下来而不会受到伤害。 原因是蚂蚁的质量很小,下落过程中的“终端速度”很低。 相对而言,“云滴”的尺寸一般在微米范围内,其质量比蚂蚁小得多,因此它们在下落过程中的“终端速度”会很低。 有多低? 在没有干扰的情况下,速度约为每秒几毫米。

因此,可以说天上的云不是向下落的,只是因为它们落得很慢,所以我们无法察觉到。 需要注意的是,在正常情况下,天上的云实际上并不会落到地面上。 这主要有两个原因。

首先,由于普通的“云滴”质量极小,“终端速度”极慢,只需要一些上升气流就可以阻止其下降趋势。

其次漂浮在天空中的一朵云有多重,随着海拔的降低,气温会逐渐升高。 当下降到一定程度时,小“云滴”就会蒸发成水蒸气,然后再次上升(因为它比空气轻),不受其他气流的影响。 这种情况下,当水蒸气达到一定高度时,就会再次凝结成“云滴”,从而补充云层。

概括

正是由于这个原因,我们通常观察到云在天空中漂浮而不是落下。 当然,如果云中的“云滴”足够大,那么上述机制无法阻止它们掉落到地面,而这些“云滴”实际上就是我们平时看到的雨滴(或冰雹)。 ),所以从这个角度来看,它们可以被认为是从天上掉下来的云。

好了,今天就到这里吧。 欢迎大家关注我们。 下次见。

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