01.云形成的原理

地面上的水吸熱變成水蒸氣，上升到天空蒸汽層上層。由于蒸汽層上層溫度低，水蒸氣體積縮小比重增大，蒸汽下降。

由于蒸汽層下面溫度高，下降過程中吸熱，再度上升遇冷，再下降，如此反復氣體體積逐漸縮小，最后集中在蒸汽層底層。在底層形成低溫區，水蒸氣向低溫區集中，這就形成云。

熱空氣會向上升，隨著高度的升高溫度會下降，因此水蒸氣會凝結成小水滴，進而想再上升就比較難了。在這一溫度下，氣相與液相會達到平衡，也就是說不會凝結出特別大的水滴來。

一團水蒸氣我們看不到，然而，液態的水就可以，固態的冰也可以，這是怎么回事呢？不管哪一態，水不是都是透明無色的嗎？那我怎么能看到云？莫非是我開了天眼？【撓頭

02.云為什么是白色？

光線一進一出小水滴或微小冰塊，就會偏折一個大角度。差別在于，水蒸氣的“折射率”和空氣接近，但水的折射率就比空氣高很多倍了，冰的折射率也大于空氣。

白云之所以白，就是陽光被大量液態水滴和固態的冰晶狂亂的反彈（散射）導致的。

菌菌:一不小心還解釋了云是白色的原理，怪我過分優秀～

03云為什么不下落？

云是冰晶和液滴的混合物，因為尺寸很小，表面積與體積之比較大，空氣對它阻力與重量相比幾乎相當。因此，很小的氣流擾動就能帶動這些冰晶和液滴。從而使得云不容易落下。此外，云所受到的阻力遠大于其自身的重力。而人的情況則相反，阻力跟它的受力面積有關。

下面，我們以云中的小水滴為例來具體分析其下落過程。小水滴下落時會受到周圍空氣的阻力，其所受到的阻力可以近似用斯托克斯定理來描述：η是周圍介質的粘滯系數，R是雨滴的半徑，v是雨滴下落的速度。當f=μg后小水滴將勻速運動。

由于μ很小，因此小水滴下落運動的速度很慢，地面上的我們幾乎看不到它在下落。

對于雨滴來說，由于雨滴的雷諾數(Re=)>1,此時雨滴不再適用斯托克斯定律：

對于云來說，由斯托克斯定律以及浮力公式得（假設此時斯托克斯定律符合小水滴下落時重力等于阻力的情況）

相較而言，組成雨的小水滴的速度比組成云的小水滴的速度大得多，使得雨滴落到地面，這樣就形成了雨。

因此不難想象，對于一個質量極小的水滴，在自由落體情況下所能達到的最大速度相對來說也比較小，此時微小的氣流可以將整片云層托起，而不至于掉落。

供稿單位：西南大學科普空間站、重慶物理學會、北碚區科學技術協會

審核專家：張巧明

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