云朵有多重?
2023/01/15 | via.作者 美国趣味科学网站 | 收藏本文
当你乘坐飞机,在一片厚如毯子的云层上飞行时,脚下那些白色和灰色的云朵柱看起来柔软、蓬松,它们似乎比空气还轻。但别被忽悠了——这些蓬松的云朵实际上比看起来要重得多。那么,云到底有多重?又如何去衡量云的重量呢?
云层看似轻薄蓬松,实则重得惊人。有几种方法可以测量云的重量。亚利桑那大学水文学家阿明·索罗希扬说,首先是给构成云的水蒸气称重量——要做到这一点,“你需要了解云的大小”。此外你还必须知道云中水滴的密度有多大。
几年前,美国全国大气研究中心的大气科学家玛格丽特·勒莫内想要知道普通积云中水的重量,于是,她做了计算。首先,她测量了云朵影子的大小,估算了其高度,她假设云大致是一团立方体。虽然云一般不是方块形的,但积云的高度与宽度往往差不多,这种假设有助于简化体积运算。根据之前的研究,她估计水滴的密度在每立方米0.5克左右。勒莫内说:“我得出的结论是(积云)大约有550吨水。”
这大约相当于100头大象悬浮在你头顶上方。索罗希扬说:“真是令人印象深刻。”当然,不同类型的云重量不同。勒莫内说,例如,“层卷云就要轻得多,因为单位体积的水要少得多。而积雨云(在暴风雨前看到的黑暗的雷暴云砧)往往要重得多”。
不过,索罗希扬说:“云的整个体积不仅包括小水珠,还包括空气。”如果有人想让勒莫内的计算结果再精确一些,那就可以把水滴之间的空气重量计算进去。
如果云层真的有那么重,那它们为什么掉不下来呢?勒莫内说,首先“因为水滴太小了,即便掉落,速度也不会太快”。雨滴大约是云中水滴的100万倍——相当于太阳与地球的体积比。在高空风流的驱使下,这些微小的水滴待在空中的时间比平时静止时要长。
热对流也有助于让水滴浮在空中。索罗希扬说:“实际上,云的密度小于其下方的空气。”随着暖空气(和暖水)的升起,它变得比下面的冷空气(和冷水)更有浮力,就像拿铁咖啡上面的一层泡沫。
当然,你可以说云是以雨的形式“掉落”的。当云朵中的水滴冷却并相互凝结在一起时,它们就会聚集增长,变得非常沉重,最终坠落至地面。尽管雨滴比云中的水滴要大很多,但每个雨滴的直径也就只有0.08英寸(约2毫米)。那些小水滴将重量分散开来,以至于550吨的水不会一下子全都砸在你的头上。
所以当你下次抬头仰望,看到一片快乐的云朵从头顶掠过时,记得那是100头大象。别忘了感谢你的幸运星——热对流。
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