水有重量,為什麼會跑到天空上形成雲?

小的時候大家都看過四大名著之一《西遊記》吧，對於孫悟空能夠駕駛「七彩祥雲」「騰雲駕霧」自由穿梭很是羨慕，那你知道孫悟空的雲是如何形成的嗎？

雲的形成

我們生活在大自然界中，在自然界中像海洋，植物表面，湖泊，土地的水分，以及人體都在無時無刻蒸發著，水就會從液態水變成水汽。

根據阿伏伽德羅定律，在同溫同壓下，相同體積內的空氣中擁有的分子數相同。我們知道，空氣中的主要成分是氮氣和氧氣，而水分子是由兩個最輕的氫原子和1個氧原子組成，所以水分子相對於空氣而言更輕。

如果區域內空氣中含有的水分子較多，那麼該區域的空氣就較輕，所以該區域的空氣就會上升。為了方便理解，我們可以把該區域的空氣想像成是充滿了水分子的氣球。

然而在「氣球」上升的過程中，外界的氣壓以及溫度都在發生變化，導致上方空氣的密度不如下方空氣，此時「氣球」就會發生膨脹，但在膨脹的過程中自身也會消耗一定的熱量，導致溫度降低。

當溫度降低到足夠低的程度時，水分子就會和空氣中的微塵為伴，析出水分並凝結為小水滴。如果空氣中的溫度足夠低，就會凝結成小冰晶。

當空氣中的小水滴或小冰晶達到一定數量時，受到上升氣流的支託漂浮在空中，就會形成我們肉眼所見的雲。

云為什麼不會掉下來？

在大家印象中，肉眼可見的雲像棉花糖一樣軟綿綿、輕飄飄，但真實的雲，尤其是雲團是有重量的，而且重量超乎大家的想像，根據科羅拉多博爾國家大氣研究數據表明，積雨雲的重量平均重110萬磅，相當於100頭大象的重量。

既然雲那麼重，那它究竟是怎麼漂浮起來的呢？答案其實和組成雲的小水滴有關。

我們知道的雲是由上億萬個小水滴或者小冰晶組成，這些小水滴以及小冰晶的直徑大概約2微米寬，比人類的頭髮還小。

這些小冰晶會受到地球的引力向下墜落，但由於自己的體積、質量實在是太小了，以至於降落的速度非常慢。

然而小冰晶在降落的過程中，會受到空氣阻力的摩擦而重新蒸發形成水汽，這些水汽又會凝結在微塵周圍，重新形成小水滴或者小冰晶。

也就是說，雲並不是一成不變的，而是組成雲的小水滴一直在進行蒸發、凝結，形成了動態平衡的雲，所以雲層才沒有掉落下來。

雖然小水珠在墜落的過程中也會受到空氣摩擦而蒸發一部分水汽，但直徑超過0.15毫米的雨滴下落1000米才會完全蒸發，而直徑10微米的雨滴每下落2釐米就會完全蒸發。

也就是說，如果小水珠的直徑足夠大，並且雲層足夠低，那麼還沒等小水珠完全蒸發就會落在地面上，此時就會形成「雨」或者「雪」。

1802年盧克·霍華德經過多年的研究觀測，在科學研討會上發表了關於雲的演講，此次演講改變了人們對於雲的認識。

霍華德發現，雖然雲變幻莫測，但主要有3種形態：積雲、層雲和捲雲。

總結

雲的形成和水分子的蒸發有關，由於水分子相對於空氣而言更輕，所以當空氣中的水分子含量較高時，攜帶水分子的空氣就會上升，直到因溫度和壓強變低而導致水分析出。

如果空氣中的小水珠直徑不大，那麼就會形成雲，如果直徑超過0.15毫米，大概率會形成雨。