一朵雲可重達500萬噸, 為何它們不會掉下來, 而是漂浮在空中?

藍天白雲總是會令人感到心情愉悅，當你在欣賞那些漂浮在天空中的一朵朵白雲時，有沒有想過，一朵雲大概有多重呢？

測量資料顯示，平常漂浮在天空中的那種漂亮又蓬鬆的白雲，其平均密度約為0。5克/立方米，平均體積約為1立方千米。經過簡單計算我們就可以得出，一朵雲可重達500萬噸。

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那麼問題就來了，既然天空中的雲這麼重，那為何它們不會掉下來，而是漂浮在空中呢？對此，有一種比較常見的觀點認為，雲其實就是水蒸氣，而水蒸氣的密度比空氣小，所以是空氣托住了雲，這個道理像“油能漂浮在水面”一樣簡單，然而這種觀點卻是很片面的。

原因很簡單，水蒸氣是無色且透明的氣體，如果天空中的雲真的是水蒸氣，那麼我們就無法看到它們。

雲真的不會往下掉嗎？

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雲其實就是一大堆極為細小的液態水滴和固態冰晶，它們通常由上升空氣中的水蒸氣在高空中冷凝而成，為了方便描述，我們可以將它們稱為“雲滴”，而因為這些“雲滴”能夠散射光線，所以我們才能夠看到一朵朵的雲。

值得一提的是，我們在燒開水時看到的“白氣”，其實也是屬於這類物質，從本質上來講，這種“白氣”並不是水蒸氣。

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由於組成的雲的“雲滴”彼此之間不存在相互吸引的牽連作用，因此從物理的角度來講，一朵雲不能被視為一個整體。這就意味著，對於雲中的每一個“雲滴”而言，不管它們是小水滴還是小冰晶，其密度都要比空氣大得多，在這種情況下，密度更低的空氣就無法托住它們。

也就是說，單從物質密度的角度來看，天上的雲應該是會掉下來的，但顯而易見的是，這樣的事情並沒有發生，是怎麼回事呢？

為什麼天空中的雲不會掉下來？

這就要從“終端速度”來講起了，我們知道，當物體做自由落體運動的時候，其下落速度會在重力的作用下越來越快，但如果在大氣層裡，物體在下落過程中又會受到空氣阻力的作用。

空氣阻力可用公式“F=（CρSV^2）/2）”來描述，其中C為空氣阻力系數、ρ為空氣密度、S為物體的迎風面積，V為物體相對於空氣的速度。

由此可知，當一個物體在大氣層中做自由落體運動的時候，其受到的空氣阻力會隨著物體下落速度的增加而迅速變大。

但空氣阻力並不會無限增大，因為當空氣阻力與重力的合力為零的時候，物體的下落速度就不會繼續增加，在這種情況下，物體就會一直以當前的速度下落，而它此時的速度，就被稱為“終端速度”。

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（注：以上只是簡單分析，其中忽略了空氣浮力等其它影響不大的因素）

也就是說，當物體達到“終端速度”的時候，它總是會受到兩個力的作用，一個是重力，一個是空氣阻力，這兩個力大小相等，方向相反。地球重力可用公式“G=mg”來描述，其中m為物體的質量，g為地球的重力加速度，據此我們可以得出，物體的質量越小，“終端速度”就越低。

這也可以解釋為什麼螞蟻可以從高處落下而毫髮無損，原因就是螞蟻的質量很小，在下落過程中的“終端速度”就很低。相對而言，“雲滴”的尺寸一般都是微米級的，其質量比螞蟻還要小得多，所以它們在下落過程中的“終端速度”就會非常低，低到什麼程度呢？在沒有受到干擾的情況下，大概就是每秒鐘幾毫米。

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因此可以說，天空中的雲並不是不往下掉，只不過因為它們下落的速度極慢，所以我們察覺不到。需要注意的是，一般情況下，天空中的雲並不會真的落到地面上，這主要有兩個方面的原因。

一是由於一般的“雲滴”質量極小、“終端速度”極慢，因此只需要有一些上升氣流，就可以阻止它們下降的趨勢。

二是隨著高度的下降，氣溫也會逐漸增加，在下降到一定程度的時候，細小的“雲滴”就會蒸發成水蒸氣，然後重新上升（因為比空氣輕），在沒有其它氣流影響的情況下，當這些水蒸氣達到一定高度的時候，又會再次凝結成“雲滴”，從而對雲層進行了補充。

小結

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正是因為上述原因，我們通常都會觀察到雲朵漂浮在空中，而不會掉下來。當然了，如果一朵雲中的“雲滴”足夠大，那麼上述的機制就不能夠阻止它們掉到地面上了，而這種“雲滴”其實就是我們平常所看到的雨滴（或冰雹），所以從這個角度來講，它們可以被認為是從天空中掉下來的雲。

好了，今天我們就先講到這裡，歡迎大家關注我們，我們下次再見。