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1、 云居然重达500吨,为什么还能飘在天上,不会掉下来?
2、 云可重达500万吨,为何它们不会掉下来,而是漂浮在空中?
云居然重达500吨,为什么还能飘在天上,不会掉下来?
天气晴朗的时候,我们不免会看到成群的云朵在我们的头顶上飘过,而看到云朵我们又会习惯性地觉得云朵其实很轻,要不然就不会飘在空中了。然而事实却并非如此,早就有科学家指出,长达1000公里的云可以重达500吨,也就是几十头 的重量,这是不是很吃惊?那么,重达500吨的云朵为什么能飘在空中而不会落下呢?
其实要想理解为何重达500吨的云为何不会掉下来,首先就得清楚一个当一个物体处于自由落体的状态时,它向下掉落的速度会受到一系列因素的作用而不断加快,其中包括重量、地心引力等,但是在下降的过程中所产生的阻力,又会削弱其降落的速度。因此所谓的终端速度,其实指的就是自由沉降的速度,它是说某一颗粒的沉降并不会因流体中所存在的其他颗粒而受到干扰,在等速阶段中,这一颗粒的速度就相对于流体的 速度。
我们都知道云是由大量的水分子所组成的,而水分子的凝结体质量又是非常小,通常大多是以微米的单位对其进行观测的,因而水分子的终端速度大约是2毫米/秒。当水分子以这样的速度下进行自由落体时,我们的肉眼是无法看不到它们的坠落的,故而我们会觉得云飘在空中。并且,我们看到空中所漂浮着的云,靠其自身的浮力和坠落时所产生的阻力相互抵消了重力,所以才不会掉下来。
除此之外,其实有大部分的雨滴在还没坠落地面之前,就已经被蒸发成了气体的状态,重新又返回到了空中。而天空之中的水分子又会相互排斥,与此同时,空气中的灰尘又在吸引周围的水分子凝聚在一起,当水分子凝聚到一定程度的时候,就又重新组成了 云层。
云可重达500万吨,为何它们不会掉下来,而是漂浮在空中?
草地一直会让人觉得心情 ,如果你在赏析这些漂浮在天空中的 朵云朵时,是否有想过, 云大约有多种呢?
精确测量数据信息表明,平时飘浮在天空中的那类好看又蓬松的云朵,其均值相对密度约为0.5克/立方,均值容积约为1立方公里。历经简易测算大家就可以得到, 云可重约五百万吨。
那麼难题就来了,即然天空中的云那么重,那为什么他们不容易掉下去,只是漂浮半空中呢?对于此事,有一种较为普遍的见解觉得,云实际上便是水蒸气,而水蒸气的相对密度比气体小,因此是气体托着了云,这一大道理像“油能飘浮在河面”一样简易,殊不知这类见解则是很片面性的。
缘故非常简单,水蒸气是没有颜色且全透明的汽体,假如天空中的云真的是水蒸气,那麼大家就没法见到他们。
云确实不容易掉下来吗?
云实际上便是一大堆极其细微的液体水珠和固体冰霜,他们一般由升高空气中的水蒸气在高上空冷疑而成,为了更好地便捷叙述,我们可以将他们称之为“云滴”,而由于这种“云滴”可以漫射光线,因此大家才可以见到 朵的云。
值得一提的是,我们在烧开水时见到的“香气”,实际上也是归属于这类化合物,从实质上而言,这类“香气”并并不是水蒸气。
构成的云的“云滴”相互之间不会有互相吸引住的拖累功效,因而从物理学的视角而言, 云不可以被视作一个总体。这就代表着,针对云间的每一个“云滴”来讲,无论他们是小雨滴或是小冰霜,其相对密度都需要比气体大很多,在这类状况下,相对密度更低的气体就没法托着他们。
换句话说,单单从 物质相对密度的视角看来,蓝蓝的天空应该是会掉下去的,但不言而喻的是,那样的事儿并没有产生,是什么原因呢?
为何天空中的云不容易掉下去?
这就需要从“终端设备速度”而言起了,我们知道,当物件做自由落体 的情况下,其下落速度会在作用力的功效下变得越来越快,但假如在地球大气层里,物件在下落全过程中又会遭受摩擦阻力的功效。
摩擦阻力可以用公式计算“F=(CρSV^2)/2)”来叙述,在其中C为气体阻力系数、ρ为空气的密度、S为物件的迎风总面积,V为物件相对性于气体的速度。
由此可见,当一个物件在地球大气层中做自由落体 的情况下,其遭受的摩擦阻力会伴随着物件下落速度的提升而快速增大。
但摩擦阻力并不会无尽扩大,由于当摩擦阻力与作用力的协力为零的情况下,物件的下落速度就不容易再次提升,在这类状况下,物件便会一直以当今的速度下落,而它这时的速度,就被称作“终端设备速度”。
(注:之上仅仅简易剖析,在其中忽视了气体水的浮力等其他危害并不大的要素)
换句话说,当物件做到“终端设备速度”的情况下,它一直会遭受2个力的作用,一个是作用力,一个是摩擦阻力,这两个力尺寸相同,方位反过来。地球重力可以用公式计算“G=mg”来叙述,在其中m为物体的质量,g为地球上的作用 速度,由此我们可以得到,物体的质量越小,“终端设备速度”就越低。
这还可以表述为何小蚂蚁能够 从高空落下来而安然无恙,缘故便是小蚂蚁的品质不大,在下落全过程中的“终端设备速度”就很低。相对来说,“云滴”的规格一般全是μm级的,其质量比小蚂蚁还需要小得多,因此他们在下落全过程中的“终端设备速度”便会极低,低到哪些水平呢?在没有遭受影响的状况下,大约便是每秒毫米。
因而可以说,天空中的云并并不是不掉下来,只不过是由于他们下落的速度超慢,因此大家发觉不上。必须 留意的是,一般状况下,天空中的云并不会确实落入路面上,这关键有两个层面的缘故。
一是 一般的“云滴”品质很小、“终端设备速度”超慢,因而只必须 有一些上升气流,就可以阻拦他们降低的发展趋势。
二是伴随着高宽比的降低,温度也会慢慢提升,在降低到一定水平的情况下,细微的“云滴”便会挥发成水蒸气,随后再次升高(由于比气体轻),在没有其他气旋危害的状况下,当这种水蒸气做到一定高宽比的情况下,又会再度凝固成“云滴”,进而对云彩开展了填补。
恰好是由于以上缘故,大家一般都是会观察到云彩飘浮半空中,而不容易掉下去。当然,假如 云中的“云滴”充足大,那麼以上的体制也不可以阻拦他们掉到路面到了,而这类“云滴”实际上便是大家平时所见到的小雨滴(或雹子),因此从这一视角而言,他们能够 被觉得是以天空中掉下去的云。