一片云有多重?

做方法验证的同学注意了,再忙也要看一下!
大家有看过新海诚的《天气之子》么?
有没有被里面的云雨美到?
在我们生活中,云是一种随时可见的自然现象。
那大家有没有想过一片云有多重,它又是如何悬浮在空中的呢?
今天的视频,我们就跟大家来讨论讨论这个问题:

积云是如何产生的


没有阳光就不会有云。

太阳辐射加热地面附近的空气和水蒸气,由于它们的密度低于大气,所以空气和水蒸气开始上升。

随着水蒸气的上升,它会冷却,凝结成细小的水滴或冰。

这些水滴散布在整个云层中并散射阳光,这就是我们在地球上看到的发着白色光芒的云。
云的重量是多少


尽管每个小滴都很小,重量都不太大,但它们加起来就不一样了。

气象学家估计积云的密度约为0.5克每1000升,积云平均宽约2公里,深约2半公里200米高。

计算出来,这大约是一万亿升的水,也就是5亿克水,约为300辆中型汽车的重量。


云是如何浮起来的呢


那么这么重的云到底是怎么漂浮的呢?
我们先引入理想气体定律,在定律给定的温度和压力下,任何气体都具有相同数量的气体分子。

因此,左侧瓶中装有干燥空气——主要是氮气和氧气的混合物,它的分子数量与右侧两升水蒸气完全相同

干燥空气的分子量约为29,水的分子量约为18——相比之下少得多。

由于密度是重量除以体积,两公升的水蒸气里的气体密度,比瓶子里的空气密度小
这就是为什么潮湿的空气比干燥的空气密度低的原因,也是太阳能加热使空气和水蒸气上升的原因。

但是,一旦水蒸气进入大气层,它就会膨胀冷却并变成那些我们前面提到的水滴

这时你是不是认为它们会从天上掉下来,但是它们并不会……

当水蒸气凝结成这些微小的液滴时,就会释放出热量
热量导致云中的空气膨胀,使其密度低于周围的空气,这就是它不会从天空掉下来的原因之一。
这整个过程:地面附近的空气和水蒸气上升,水凝结变成液体并形成云——这就是所谓的热气流,正是它驱动了积云形成。
而且,有趣的是,热气流不仅会生成云并保持它们漂浮在我们上方,它还被飞行者用于滑翔机热气球高空飞行。
因此,尽管从外观上看,似乎蓬松的云并没有做什么用,但实际上并不是。
它不断循环:向上和向下冷凝,向下和蒸发,上升气流和凝结,等等。
这意味着构成云的所有水分子都在循环中,气体-液体-气体-液体-气体-液体持续不断。
如果云继续垂直增长到对流层上层,则足以吸收其中真正冷的空气,最终变成雨滴落在我们身上……当然了,过程会非常非常缓慢……
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