本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
簡介：就像你在浴室裡泡澡看到的一樣，水蒸發成水蒸氣，在凝結核的幫助下遇冷凝結成水，地球的雲團同理。當你伸手觸摸雲團，就像觸摸你浴室裡的水汽團一樣。
你很可能在不經意間已經有過這樣的體驗。比如你曾經是否有過大霧天身處戶外的情況？如果有那正是雲朵中的樣子。只不過這朵雲非常接近地面而不是漂浮在天上。霧和雲都是由微小的水滴構成——就像你在洗熱水澡時霧氣蒸騰的情況一樣。
雲通過水汽蒸發和凝結而形成，江河湖海裡的水經過太陽光照射升溫蒸發成為水蒸汽。你自己燒水也可以讓水份蒸發-可以觀察水份氣化消散。
水蒸氣不易察覺，自然而然的從地表升騰進入大氣層成為一個個溫暖的氣泡，樣子就像你能看到的熔巖燈裡升起的氣泡那樣。水蒸氣氣泡越升越高溫度也越來越低，直到最後凝結而重新回到液體狀態。
而雲朵正是由數以百萬計的微小水滴構成。水滴均勻的散射太陽光線，所以雲朵看起來呈現白色。雖然看起來像一朵朵頑強的雨傘蘑菇，但其實一朵雲除了自身重量並不能承受任何重量，包括人的體重。
水蒸氣凝結在浴室鏡子上。圖片由作者提供。
大氣中水汽的蒸發和凝結過程和你洗熱水澡時候的情況類似：熱水蒸發後在鏡面上遇冷凝結再變回水滴。
水蒸汽的凝結不是自發形成的，而是需要很多小微粒或者有表面的東西——比如浴室裡的鏡子——在上面形成了水滴。
大氣物理學家把這些小微粒叫做雲凝結核，簡稱CCN。這些CCN只是被風捲起並且漂浮在大氣中的塵土微粒。
示意圖
那這是不是意味著一些地方如果塵土飛楊汙染嚴重，像各大城市，就能比其他地方有更多的水滴呢？研究人員已經發現在雲凝結核多的區域有更多的小水滴和雲。而在缺乏CCN的區域，比如海洋和北極上空則很少有雲。
水汽蒸發爬升到空中凝結後而成為雲朵。NASA
雲朵裡的水滴在大氣中爬升時空氣溫度不斷下降。這些小水滴在溫度跌破32華氏度（0攝氏度）時開始凍結。這一過程和製冰機製作冰塊完全一致。
凍結起來的水滴現在是冰的結晶體。水蒸氣則不斷變成冰並且附著在它們表面導致體積不斷變大。科學家們把這一氣體轉變為固體的過程稱作「凝華」。冬日裡雪花的美麗枝叉正是由它創造出來的。
這些釘子一樣的枝叉能夠攀附在其他雪花上。示意圖
穩定的上升氣流讓這些很輕的水滴和冰晶保持在雲朵中漂浮。雪的生成方式類似，由冰晶相互攀附而成。它們枝叉環環相扣形成更大的雪花。當水滴和冰晶融合時就能產生冰雹。
雨滴在下落到地面的過程中不斷變大最終變得不穩定而破裂。研究人員曾經觀測到最大的雨滴直徑有大約三分之一英寸。那最大的冰雹顆粒呢？2010年，有人在南達科他州發現了一顆直徑有8英寸的冰雹，研究人員看過照片後認為情況不假。
被冰雹砸到的疼痛可比一縷水蒸氣大得多。
作者： Katja Friedrich
FY: Patrick
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