一朵云重50万公斤为什么掉不下来(云朵重多少吨)

导语：一朵500吨重的云，会不会突然往下掉，从云化雨经历了什么过程？

在天气晴朗的天空上漂着的白云，我们都随处可见，但不知道的是云有多重，科学家研究发现一朵白云会有500吨的重量，相当于500头牛的重量，那它会不会掉下来呢？云有是怎么形成的？

经气象学家测量，云的平均密度为0.5克/立方米，平均体积约为1立方米，由此可以算出一朵云的平均重量在500吨。云应该很轻才对，不然怎么飘起来呢，它的重量来自哪里？

云的本质是水蒸气凝结成的小水滴或冰晶，因此它是有一定质量的，我们把它称为“云滴”。云滴非常小，半径仅0.002毫米，肉眼根本无法观察。云滴这么小但也要受地球引力作用，云会不会一整块下坠呢？

云大部分时候都呆在对流层，对流层在大气层的最底层，对流层包含了大气层中75%的空气和90%的水汽，大气层中的空气和水汽是运动的，所以连带着云也是运动的。气流的运动产生了不同方向的“风”，正是这些风带着云四处走动。

云之所以不坠落就是因为上升气流和云滴轻薄的质量和体积。

云滴受到重力加速度的作用，下坠速度会越来越快；下坠速度越快，它受到的空气阻力就越强。当云滴所受重力和空气阻力达到二力平衡的状态，云滴的下坠速度就保持一个恒定的状态，我们把这个速度叫做云滴下坠的终末速度。

这个中末速度能达到多少呢？实际上也就每秒几毫米，虽然以它0.002毫米的身躯来看这个速度已经很快了，但对几千米的云团来说，基本没什么影响。

在这样的情况下，只要稍微受到一点气流的影响，云团稍微向上移动一点儿距离，云滴就永远别想掉落。就算它不受任何气流影响下落，温度的巨大变化也会让这些云滴重新变为水蒸气。

空气中的水蒸气是如何从高空凝结成云的？

水蒸气去到高空不止是因为气流，它还可以自己升空。

从分子质量上看，水蒸气比起空气（大部分氮气、氧气）轻得多，当一个区域凝结大量水蒸气时，这团水蒸气就会像一个热气球一样向高空飘去。在对流层中，高度每上升100米，环境温度下降0.65摄氏度，随着温度越来越低，原来高温的水蒸气团蕴含的能量逐渐向外部流失，最终凝结成云滴。

当然这些水蒸气不是直接凝结成纯净的水滴，一般他们会吸引云凝结核，这些云凝结核大多是写漂浮的粉尘和盐颗粒。形成的云滴半径平均在0.002毫米。

这样没有对流抬升自己上去的云，冷凝开始的高度被称为抬升凝结高度，它基本决定了云底的高度。这样的云比较好辨认，就像被截断了一样，你以为它在消亡，其实它正在向上生长。

其他几种比较常见的情况是气流把这些水蒸气送上去冷凝成的云，比如气旋、对流、地形隆起等等。

大雨、小雨都是怎么形成的？

当云团中的云滴数量升高，云滴就会相互碰撞结合成体型庞大的雨滴从空中坠落。大多数情况我们看到的白云就是云滴少的，乌云就是云滴多的。造成这云团颜色差异的是云中的雨滴数量，云滴天然可以反射和折射太阳光，所以正常情况呈现的颜色是白色，但当云团中云滴数量增多无法透光的时候，云在我们看来就变成黑色。

对雨大小的形容有两个维度，一个维度是雨量，比如“瓢泼大雨”，形容雨下的量大、下的急，就像从天上泼下的水一样；还有一个维度是雨滴，比如“豆大的雨点”。乌云中云滴的数量决定雨量的大小，那雨滴是由于什么因素导致大小不同的呢？

大雨滴的形成源自极端的天气变化，常见于对流抬升水蒸气形成的云团。由于太阳短波辐射经过地表反射成长波辐射，对流层吸收长波辐射热量导致近地端空气温度升高，这样就与高空的低温形成较高的温度梯度，导致强上升气流的形成，水蒸气乘着上升气流快速升高形成更大的云滴。这些云滴的平均半径在0.015毫米，比正常云滴的0.002毫米高出许多。

在水蒸气的不断补充下，云团很快变成积雨云，虽然达到了正常的降雨水平，但在强上升气流的鼓吹下却不会轻易下落，反而继续结合成更大的雨滴。最强劲的上升气流风速惊人，最大时速可达290公里每小时，在这样的速度加持下，一个个超级积雨云层被创造出来，高耸的云塔在到达临界点的一瞬间侵袭而下，暴雨洗礼下方的每一寸土地。

如果高空中温度在冰点以下，雨滴就会率先结冰形成小冰雹，这个冰冻核在一个上升气流中涨到直径1.3厘米，然后在不同上升气流、下降气流中循环活动，一层层的裹上水汽形成冰层，尺寸慢慢上涨，直到气流再也无法支撑，坠向地面。目前发现尺寸最大的冰雹为18厘米，这样的冰雹完全就是一颗高空炮弹。

雨滴的威力

在强对流引起的极端天气中，冰雹的威力不容小觑，最好还是到屋里躲一躲。而和它同出一脉的雨滴却无法对人类造成伤害，这是为什么？

通过对雨滴大小的统计可以看出，最大的雨滴直径不过6毫米，这说明无论强对流天气在积雨云中积累多大的雨滴，最后落到地面都无法超过6毫米，雨滴在坠落时一定会因为空气阻力提前分裂。

我们把直径超过5.5毫米的雨滴定义为大雨滴，它们下落时的体态和小雨滴不同，小雨滴是圆的，大雨滴是纺锤形的。在下落过程中大雨滴的形态受空气阻力作用，中间向内塌陷，两边向外张开，被迫分裂成两颗正常的雨滴。

如此看来无论产生的雨滴有多大，它都会在下落过程中标准化，变成直径不超过5.5毫米的雨滴。雨滴的大小基本恒定，那雨滴下落时的速度又是如何变化的呢？

雨滴下落速度还要看雨滴的终末速度，雨滴比云滴大得多，受到重力影响更大，在运动过程中，空气阻力随云滴运动速度增大而增加，当阻力和重力平衡之时（浮力忽略），水滴下坠速度恒定。按最大雨滴体积计算，雨滴的终末速度不过11米/秒，这样的力量击打在人身上都不到1N。下次撑伞时你可以伸手感受一下雨的力量。

云的平均重量在500吨左右，它的重量主要来自于微小的云滴，虽然云团从形成开始就在缓慢下降，但因为组成云团的云滴质量轻薄很容易受气流影响，所以它基本不可能落地。云的消散要不就重新变为水蒸气，要不就凝结成更大的雨滴下落。

极端天气产生的冰雹比雨滴杀伤力大得多，你见过最大的冰雹有多大呢？

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