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天上的云为什么不会掉下来

来源:潮女谷    阅读: 1.61W 次
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天上的云为什么不会掉下来?我们小时候总有十着万个为什么,对世界上的每一样事物都充满了好奇心和探索欲,比如草为什么是绿的,天为什么是蓝的,云为什么是白的,今天分享天上的云为什么不会掉下来。

天上的云为什么不会掉下来

天上的云为什么不会掉下来1

云的成分就是水。当天空中上升的水汽,因为冷却而凝结成微小的水滴或冰晶,聚集而成的就是云。由于它们质量很小、但表面积却不那么小,因此它们不如大水滴那样容易突破空气阻力落下来——我们可以将云中的水滴想象成小小的冰晶降落伞。

云飘在空中主要的因素是「空气浮力」、「阻力」与「上升气流」的支撑力。

空气是一种流体,也就是流动的物体,水就是一种最普通的流体,当物体在空气中移动,就会受到阻力。当移动速度增加,阻力也会越大,就像我们在水上划船,如果慢慢滑可以很轻松的滑过,但如果划水的速度很快就会需要比较大的力量,因为阻力更大。

用最简单的说法,形成云的微小水滴或冰晶,称为云滴。

如果没有浮力或上升气流的支撑力,云滴确实会受到重力影响往下掉,但是当掉落达到一定速度时,空气阻力会大到刚好将地心引力完全抵消,云滴的'掉落速度非常慢,只要有足够上升气流或浮力,就可能让云滴飘浮在空中不会掉下来。

一般来说,从高处掉落的物体,它的重量愈轻,受到空气阻力的影响也会愈明显,导致掉落的速度愈慢。这也可以解释,为什么人从高处掉下来会受重伤,从同样高度掉下来的蚂蚁,却往往不会受到任何伤害。

对于像云里的水滴这么小、这么轻的物体,空气阻力的影响就更大了。经过计算,它掉落1公尺要花上2.6年的时间,所以云不是不会往下掉,只是掉落的速度太慢了,慢到我们几乎感觉不出来。而且因为它非常轻,遇到上升气流,甚至还会被愈吹愈高呢。

就是因为这个道理,我们才能看到朵朵白云飘在天空上,而不会掉下来。

天上的云为什么不会掉下来2

地面上的水吸热变成水蒸气,上升到天空蒸汽层上层。由于蒸汽层上层温度低,水蒸气体积缩小比重增大,蒸汽下降。由于蒸汽层下面温度高,下降过程中吸热,再度上升遇冷,再下降,如此反复气体体积逐渐缩小,最后集中在蒸汽层底层。在底层形成低温区,水蒸气向低温区集中,这就形成云。

热空气会向上升,随着高度的升高温度会下降,因此水蒸气会凝结成小水滴,进而想再上升就比较难了。在这一温度下,气相与液相会达到平衡,也就是说不会凝结出特别大的水滴来。虽然云是小水滴组成的,但是云的密度并不大。一方面小水滴会受到来自空气的浮力,另一方面空气的流动、热空气的上升等也会给小水滴施力,因此小水滴变的更“轻”了,其等效质量假设为μ。

小水滴向下降落时会受到周围空气的阻力,球状的小水滴所受到的阻力可以近似用斯托克斯定理来描述:η是周围介质的粘滞系数,R是雨滴的半径,v是雨滴下落的速度。当f=μg后小水滴将匀速运动。由于μ很小,因此小水滴下落运动的速度很慢,地面上的我们几乎看不到它在下落。

一片体积1~2立方千米的云,质量可以达到几吨重。由于云的体积非常大,所受浮力也很大,而且空气的流动产生上升气流托住了云,所以它不会掉下来。

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