一朵云的重量将近 50 万公斤，那为什么它不掉下来？ _小知识

一朵云的重量将近50万公斤，那为什么它不掉下来？图片：4504097 / CC0

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一朵云的重量快要50万公斤，那为什么它不失落下来？

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贾明子，化学工程，玻尔兹曼门下喽啰谢邀。
高赞回覆 @许小然用终端速度诠释了云为何不会失落下来。从局部和微不雅的角度是很科学的，可是还远远不敷。这只诠释了云层为何不会像砖头那样快速失落下来，并不克不及诠释为何它不会迟缓下沉。
因为即使液滴可以失落下来，它鄙人降的过程中也蒸发失落了，也就不是云了 。
我这里从宏不雅的大气活动诠释一下。
云是怎么形当作的？一言蔽之，是因为地面的上升空气在高空冷却，达到露点以下后，蒸汽起头冷凝当作为小液滴，从而形当作云 。
可是云为何是相对不变的呢？
其实这个问题并不合错误，并不是所有的云都相对不变 。有良多不不变的云，例如积雨云。
这里面有空气动力学的原因。地面的空气受到地面温度加热起头上升。我们可以想象一团气流（就像包裹在热气球里面）。当它上升的时辰，因为压力的下降，它会膨胀，膨胀导致对外做功，进而导致温度下降。当还没有蒸汽冷凝的时辰，这个温度下降的速度大约是10℃/公里（这个叫做干绝热直减率，DALR，Dry Adiabatic Lapse Rate）。而大气情况的天然温度下降大约是6.5℃/公里（这个叫做情况直减率，ELR，Environment Lapse Rate）。因而在这个时辰，上升气流冷却的速度要快于情况冷却速度 。
当温度下降到露点之后，气流中的水蒸气起头冷凝。冷凝过程中放热，因而这时辰气流的温度下降速度就会变慢，一般在6℃/公里上下（湿绝热直减率，MALR，Moist Adiabatic Lapse Rate）。这个时辰，上升气流的冷却速度往往慢于情况冷却速度 。
非论若何，当上升气流在不断上升的时辰，它的温度下降，进而密度增添。当它的冷却速度快于情况的冷却速度时（DALR>ELR），因为浮力效应，它就会垂垂有下沉的趋向，垂垂抵消它的上升趋向。
若是当液滴起头形当作时，它的下沉趋向仍然不足以完全抵当上升趋向，它就会持续上升。已经没有什么可以让它停下来了，因为这时辰起头，它的冷却速度变慢了，它的变冷速度不如情况的变冷速度（MALR<ELR ）。于是它就老是比情况温度高，直接的后果就是它越来越上升，温度越来越低，冷凝越来越多，最终云层解体，形当作雨。这叫做不不变云 。

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可是，当起头冷凝的时辰，它已经比情况温度冷了，于是就呈现了下沉的趋向，那么它就不会继续上升，而是四散开来，转而以对流的体例下沉。因而液滴就不会继续冷凝，就不会呈现雨。这就是为何我们在好天的时辰看到的云是大致在统一个高度平铺开的。

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那么，问题来了，既然此时气流起头下沉，为何云层不会跟着下降呢？
很简单，当气流下沉的时辰，温度起头升高了。因而小液滴就又蒸发失落了。也就是说，云层是鄙人降的，只不外下降后它就不是云了，因而你也就看不到了。而在这个高度的云层，则被不竭上升的气流带来的湿气弥补。是以你看到的就是一个不变的云层。
当然，大气对流和云层转变是一个很是复杂的现象，有各类分歧的云有分歧的形当作机理。这里只是简化言之。具体请参照景象形象学道理。