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天上的云爲什麼不會掉下來

來源:時尚達人圈    閱讀: 1.66W 次
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天上的云爲什麼不會掉下來?我們小時候總有十着萬個爲什麼,對世界上的每一樣事物都充滿了好奇心和探索欲,比如草爲什麼是綠的,天爲什麼是藍的,云爲什麼是白的,今天分享天上的云爲什麼不會掉下來。

天上的云爲什麼不會掉下來

天上的云爲什麼不會掉下來1

雲的成分就是水。當天空中上升的水汽,因爲冷卻而凝結成微小的水滴或冰晶,聚集而成的就是雲。由於它們質量很小、但表面積卻不那麼小,因此它們不如大水滴那樣容易突破空氣阻力落下來——我們可以將雲中的水滴想象成小小的冰晶降落傘。

雲飄在空中主要的因素是「空氣浮力」、「阻力」與「上升氣流」的支撐力。

空氣是一種流體,也就是流動的物體,水就是一種最普通的流體,當物體在空氣中移動,就會受到阻力。當移動速度增加,阻力也會越大,就像我們在水上划船,如果慢慢滑可以很輕鬆的滑過,但如果划水的速度很快就會需要比較大的力量,因爲阻力更大。

用最簡單的說法,形成雲的微小水滴或冰晶,稱爲雲滴。

如果沒有浮力或上升氣流的支撐力,雲滴確實會受到重力影響往下掉,但是當掉落達到一定速度時,空氣阻力會大到剛好將地心引力完全抵消,雲滴的'掉落速度非常慢,只要有足夠上升氣流或浮力,就可能讓雲滴飄浮在空中不會掉下來。

一般來說,從高處掉落的物體,它的重量愈輕,受到空氣阻力的影響也會愈明顯,導致掉落的速度愈慢。這也可以解釋,爲什麼人從高處掉下來會受重傷,從同樣高度掉下來的螞蟻,卻往往不會受到任何傷害。

對於像雲裏的水滴這麼小、這麼輕的物體,空氣阻力的影響就更大了。經過計算,它掉落1公尺要花上2.6年的時間,所以雲不是不會往下掉,只是掉落的速度太慢了,慢到我們幾乎感覺不出來。而且因爲它非常輕,遇到上升氣流,甚至還會被愈吹愈高呢。

就是因爲這個道理,我們才能看到朵朵白雲飄在天空上,而不會掉下來。

天上的云爲什麼不會掉下來2

地面上的水吸熱變成水蒸氣,上升到天空蒸汽層上層。由於蒸汽層上層溫度低,水蒸氣體積縮小比重增大,蒸汽下降。由於蒸汽層下面溫度高,下降過程中吸熱,再度上升遇冷,再下降,如此反覆氣體體積逐漸縮小,最後集中在蒸汽層底層。在底層形成低溫區,水蒸氣向低溫區集中,這就形成雲。

熱空氣會向上升,隨着高度的升高溫度會下降,因此水蒸氣會凝結成小水滴,進而想再上升就比較難了。在這一溫度下,氣相與液相會達到平衡,也就是說不會凝結出特別大的水滴來。雖然雲是小水滴組成的,但是雲的密度並不大。一方面小水滴會受到來自空氣的浮力,另一方面空氣的流動、熱空氣的上升等也會給小水滴施力,因此小水滴變的更“輕”了,其等效質量假設爲μ。

小水滴向下降落時會受到周圍空氣的阻力,球狀的小水滴所受到的阻力可以近似用斯托克斯定理來描述:η是周圍介質的粘滯係數,R是雨滴的半徑,v是雨滴下落的速度。當f=μg後小水滴將勻速運動。由於μ很小,因此小水滴下落運動的速度很慢,地面上的我們幾乎看不到它在下落。

一片體積1~2立方千米的雲,質量可以達到幾噸重。由於雲的體積非常大,所受浮力也很大,而且空氣的流動產生上升氣流托住了雲,所以它不會掉下來。

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