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一朵云的重量 一朵云有多重

天白云總是會(huì)令人感到心情愉悅,當(dāng)你在欣賞那些漂浮在天空中的一朵朵白云時(shí),有沒有想過,一朵云大概有多重呢?
測(cè)量數(shù)據(jù)顯示,平常漂浮在天空中的那種漂亮又蓬松的白云,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(jīng)過簡(jiǎn)單計(jì)算我們就可以得出,一朵云可重達(dá)500噸 。

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那么問題就來了,既然天空中的云這么重,那為何它們不會(huì)掉下來,而是漂浮在空中呢?對(duì)此,有一種比較常見的觀點(diǎn)認(rèn)為,云其實(shí)就是水蒸氣,而水蒸氣的密度比空氣小,所以是空氣托住了云,這個(gè)道理像“油能漂浮在水面”一樣簡(jiǎn)單,然而這種觀點(diǎn)卻是很片面的 。【一朵云的重量 一朵云有多重】原因很簡(jiǎn)單,水蒸氣是無色且透明的氣體,如果天空中的云真的是水蒸氣,那么我們就無法看到它們 。
云真的不會(huì)往下掉嗎?
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云其實(shí)就是一大堆極為細(xì)小的液態(tài)水滴和固態(tài)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“云滴”,而因?yàn)檫@些“云滴”能夠散射光線,所以我們才能夠看到一朵朵的云 。值得一提的是,我們?cè)跓_水時(shí)看到的“白氣”,其實(shí)也是屬于這類物質(zhì),從本質(zhì)上來講,這種“白氣”并不是水蒸氣 。

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由于組成的云的“云滴”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,一朵云不能被視為一個(gè)整體 。這就意味著,對(duì)于云中的每一個(gè)“云滴”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(zhì)密度的角度來看,天上的云應(yīng)該是會(huì)掉下來的,但顯而易見的是,這樣的事情并沒有發(fā)生,是怎么回事呢?
為什么天空中的云不會(huì)掉下來?這就要從“終端速度”來講起了,我們知道,當(dāng)物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,其下落速度會(huì)在重力的作用下越來越快,但如果在大氣層里,物體在下落過程中又會(huì)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(shù)、ρ為空氣密度、S為物體的迎風(fēng)面積,V為物體相對(duì)于空氣的速度 。
由此可知,當(dāng)一個(gè)物體在大氣層中做自由落體運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,其受到的空氣阻力會(huì)隨著物體下落速度的增加而迅速變大 。
但空氣阻力并不會(huì)無限增大,因?yàn)楫?dāng)空氣阻力與重力的合力為零的時(shí)候,物體的下落速度就不會(huì)繼續(xù)增加,在這種情況下,物體就會(huì)一直以當(dāng)前的速度下落,而它此時(shí)的速度,就被稱為“終端速度” 。

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(注:以上只是簡(jiǎn)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(dāng)物體達(dá)到“終端速度”的時(shí)候,它總是會(huì)受到兩個(gè)力的作用,一個(gè)是重力,一個(gè)是空氣阻力,這兩個(gè)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(zhì)量,g為地球的重力加速度,據(jù)此我們可以得出,物體的質(zhì)量越小,“終端速度”就越低 。這也可以解釋為什么螞蟻可以從高處落下而毫發(fā)無損,原因就是螞蟻的質(zhì)量很小,在下落過程中的“終端速度”就很低 。相對(duì)而言,“云滴”的尺寸一般都是微米級(jí)的,其質(zhì)量比螞蟻還要小得多,所以它們?cè)谙侣溥^程中的“終端速度”就會(huì)非常低,低到什么程度呢?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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