為什麼地球大氣層的雲不是貼著地面,而是隔著一段距離飄著?

時間 2021-05-05 19:32:56

1樓:劉備

因為雲這個東西,必須離遠才能看得清,走近就是一團霧。多說無益,直接上圖。

飄在地上的雲

住過沿海山區的應該都明白咋回事。山區很常見,半山腰的雲,走近了,不知不覺就消失了。

特殊的地形導致了偶然情況下,雲直接落在地上,正如圖中,這樣的雲可以隨意接近遠離,越近看著就越淡,視野越模糊。

爬到山頂時,看見無限雲海盡在腳下,想著穿過雲海時是什麼情景,結果走著走著,突然發現雲海不見了。

腳下的雲海

雲的密度很低,很稀散,離近了不足以遮擋全部光線,離遠了才能一窺全景。

2樓:Winters

首先說,在我看來最正確且言簡意賅的答案被摺疊了。所有教天氣學的老師都會告訴你,雲和霧是沒有本質區別的。唯一區分它們的就是是否貼近地面,也就是說,貼近地面的就叫做霧,距離地面有一段距離的叫做雲。

在雲物理學裡面乙個常見的名詞就是「雲霧粒子」可見,在氣象上也並沒有將兩者區分開來。

話說回來,為啥常見的雲都是在天上飄著而不是貼著地面呢?首先要從「空氣濕度」這個概念入手。其實對於「濕度」的描述還是挺多的,說起來還是挺複雜的,用於描述濕度的概念也有很多,說實話,就這個「濕度」就能繞暈絕大多數剛剛學習大氣物理的大學小鮮肉們。

我爭取幾句話向大眾說明白「濕度」。

簡單一句話,濕度就是描述空氣中水分多少的程度。氣象上常見的用於描述濕度的變數有(括號中標註的是單位的形式),相對濕度(%),絕對濕度(水分質量/空氣體積 g/L),混合比(水分質量/幹空氣質素,g/g),比濕(水分質量/濕空氣質量),水汽壓(大氣壓中水分子產生的氣壓)。

看到這你是不是都懵逼了?沒關係,上面說的都不重要,重要的是「飽和」二字,飽和的意思就是「滿了」。空氣承載水分的能力是有限的,利用最常見的相對濕度來說就是當相對濕度達到100%時,空氣就是飽和了。

在理想條件下,如果再有水分進入到飽和濕空氣中,空氣就要過飽和,在不考慮複雜性的情況下,可以理解為,就要凝結出小水滴了。這個小水滴,就是傳說中的雲霧粒子。

補充:相對濕度=水汽壓/飽和水汽壓 100%。什麼?

你不能理解水汽壓是怎麼回事?好吧,舉個超級直觀的例子。比如標準大氣壓是1013百帕,為了簡單,咱們取1000百帕。

接著我再取一定體積的濕空氣,假設我取的這坨濕空氣正好有100個空氣分子,其中2個水分子。那麼這100個空氣分子由水分子所產生的氣壓大概就是2%左右,那麼對於這坨濕空氣來說,水汽壓就是1000(hpa)*2%=20(hpa百帕)。如果正好在這個水汽壓下,這坨濕空氣達到飽和狀態,那麼這個水汽壓就叫做這個狀態下的飽和水汽壓。

另外,飽和水汽壓只與溫度有關!!!!為啥?開動你的小腦瓜吧。

另外,相對濕度約等於比濕/飽和比濕。因為在工作和研究中,使用比濕比較方便。比濕的定義是一定體積的濕空氣中,水分質量與這坨濕空氣的比例。

常用g/g或者g/kg。當用g/kg 做單位時,數量級通常是幾到幾十不等。

以上廢話居多,主要就是介紹描述空氣濕度的方式,記住一條就好,不管用啥來表示,就是為了描述空氣濕潤的程度而已。「飽和」就是濕潤到頭了。也就是說空氣最多能夠吸收水汽的程度。

這個程度只與溫度有關。

換個栗子:空氣中水分的重量不變,當溫度公升高時,由於空氣能夠吸收水分的上限提高,所以空氣變得更不容易飽和,相對濕度變小。反之,當溫度降低時,由於空氣含蓄水汽的能力降低,空氣更容易達到飽和,相對濕度公升高。

由此可見,在不同溫度下,相同水汽質量的相對濕度是不同的。所以,並不能直接通過相對濕度來判斷空氣的乾濕程度。換句話說,相對濕度30%的空氣並不一定就比50%的水分少,沒準更多,關鍵還要看溫度才行。

上面講的是濕度的概念。本科剛學大氣物理的小鮮肉們,可以用來參考老師上課講的內容來理解,以老師講的為準(我這個為了科普好多地方可能不準確)。

下面再講乙個事,近地面大氣垂直溫度廓線。是不是又一臉懵逼?心裡想的是,我問的雲,你一會扯濕度,一會又是什麼狗屁溫度廓線這跟我裝逼,這些根雲都有毛的關係?

稍安勿躁,有關係,有很大關係。我問你,是不是聽說過暖空氣上公升?是不是聽說過濕氣預冷凝結?

那是不是又聽過「出不勝寒」?有沒有感受到矛盾在你的小腦瓜中油然而生?為啥暖空氣都上公升了,還越高處越冷呢?

是不是懵逼了?來聽我慢慢解釋。

真正決定空氣坨坨上公升還是下降的是密度!!!!如果空氣塊的密度比周圍密度大,就下沉,反之上公升。決定空氣塊密度的因素主要有兩個,乙個是溫度(你們一定猜到了),還有乙個是氣壓(至關重要,但是總被人忽視)。

溫度越高,密度越小,壓強越小,密度越小。氣壓在垂直方向上的分布是海拔越高,氣壓越小,這個我覺得好理解,不解釋了。在對流層,溫度的垂直分布大概是海拔越高,溫度越低。

順便說一句,氣溫的垂直分布曲線圖,就是傳說中的溫度廓線。所謂「廓線」就是垂直分布曲線圖的意思。為啥氣溫是這麼分布的呢?

因為對流層空氣的主要熱源就是及地面加熱,這回懂了吧。

所以氣壓和氣溫的分布,對於空氣密度的貢獻是一對矛盾的存在,可以理解為,公升溫並不能直接時空氣塊上公升,還需要跑贏氣壓對空氣塊上公升的抑制才行。所以對流層空氣的垂直溫度的分布是下暖上冷。其實這段也都是廢話,為了幫助理解對流層垂直溫度分布形成原因。

更近一步可以了解「位溫」這個概念。

以上,你只需要理解「近地面暖高空冷」就可以了。

天上的雲朵是怎麼形成的?

有了以上三點(濕度,氣溫垂直分布,濕空氣更輕)就可以解決,為啥一般見到的雲都是距離地面有一段距離的了。

首先空氣在近地面吸收水汽,這個我覺得沒啥好解釋的,江河湖海都在地面。但是由於近地面溫度較高,並且吸濕後的空氣塊,更容易上公升,也就是說,空氣塊來不及吸水到飽和就上公升脫離了水源。但由於近地面溫度較高,空氣不飽和,所以不能凝結。

當空氣上公升時,逐漸被冷卻(因為「高處不勝寒」)。但是水分並沒有減少,只是空氣能夠含蓄水汽程度隨溫度降低而減小。所以上公升一段距離之後,漸漸空氣開始達到飽和。

達到飽和之後,可認為水汽開始凝結,雲彩就出現。

在這個過程中,還有個概念可以了解下,叫做「抬公升凝結高度」,意思就是,空氣塊抬公升開始形成雲的高度。學氣象畫過艾瑪圖的小鮮肉們肯定熟悉這個高度。艾瑪圖上還有一堆特徵高度,我也記不住了,哈哈哈~~

3樓:趙俊雄

首先,簡單介紹乙個概念:水汽壓。水汽壓可以視為是大氣中氣態水含量的一種表示方法,水汽壓越大,氣態水含量越多。

水汽壓又可以分為實際水汽壓和飽和水汽壓。實際水汽壓就是當前大氣中真實的氣態水含量;而飽和水汽壓則是由當前大氣的溫度而計算出來的理論值,可以近似地認為是實際水汽壓的上限。大氣中的實際水汽壓一旦超過飽和水汽壓,大氣就容納不下那麼多的氣態水,多餘的氣態水就會凝結為液態水。

氣態水,我們是看不見的;液態水可以看見,也就是雲。

飽和水汽壓是和氣溫有關的(氣溫越高,飽和水汽壓越大),而氣溫又是隨高度上公升而減小的。

因此飽和水汽壓是隨高度上公升而減小的。

所以通常而言,只有離地面一定的距離,飽和水汽壓下降,而實際水汽壓等於飽和水汽壓之後,水汽才會凝結成雲。

也有例外情況:地面附近水汽含量非常大,氣溫又比較低,這時地面附近的實際水汽壓就會超過飽和水汽壓,凝結成雲,不過通常就稱為霧了

4樓:李世民

因為地球大氣層的雲來自於海洋蒸發,由強對流颱風颶風將濕潤空氣送到高空平流層形成平流層的飽和水蒸汽或微冰晶。

平流層的空氣流動方式就是我們一般平時看到的晴天時白雲的運動方式,一旦發生冷鋒或暖鋒強對流天氣,飽和水蒸汽或微冰晶將變成過飽和或冰晶,形成雨雪雹。

而地面空氣水蒸汽很少達到飽和,一旦飽和也會形成霧和霜。

詳見,《地理》之《大氣水迴圈》。

5樓:冰比水冷

雲,和高空、低溫度、低密度、結冰、氣流有關。

貼地面的水霧、和夜晚溫差大、粉塵顆粒、液態有關。

雲是先氣化公升高,之後冷凝結冰公升不上去,但因為固體密度、結晶排列密度依然很輕,下不來。雲足夠大就會下雨、足夠小就會被吹散。

霧嘛,沒有公升空過。早上水霧多,太陽出來就消失了。沒消失的是空氣顆粒太多……

主要還是和水的性質有關,氣態和固態水的密度都比液態低。還有就是和溫度有關,高空中海拔高溫度低……

6樓:狗頭鴨Golem

大氣層結(大氣溫度的垂直變化)有關。簡單說就是高度越高氣溫越低,冷到一定程度,氣態的水汽就凝結成液態的雲滴,數量夠了就會形成雲。如果地表濕度本身很大氣溫又比較低,地表就會形成霧。

所以其實雲和霧是發生在不同高度的同種現象,接地的就是霧,不接地就是雲。

具體地說,首先想乙個問題:為什麼我們能看到雲/霧?

答案是:因為液滴的光學效應(散射/吸收)。空氣中有水汽,但水汽是氣態的,靠人眼無法辨別,因為太小,光學效應不明顯。

而雲滴(或者霧滴)的典型尺度是10μm,其大量聚集就可以產生足夠大的光學效應。

那麼水汽怎麼變成雲滴呢?

答案是:通過水汽凝結,即氣體水液化。其實也不止凝結,完整的雲滴生成過程是乙個複雜的微物理過程,包括核化、凝結、碰並等等,但凝結比較重要,也和雲的高度這個問題關係比較大。

凝結(液化)需要水汽飽和,飽和需要降溫——所以想要凝結就需要環境降溫。

那麼降溫有哪些方式呢?最簡單的:抬高高度。

氣溫一般是隨高度遞減的,所以水汽上公升到一定程度由於飽和就會開始凝結,這個開始凝結的高度叫抬公升凝結高度。這個高度以上雲滴就可以形成。

感謝 @夏天明 補充,對熱力驅動的過程應該用對流凝結高度來作為雲底高度,而抬公升凝結高度是對應動力驅動的雲。

7樓:

雲本來就是由地表水分蒸發到大氣高空冷凝形成的,正常情況下低空的溫度和風力等條件不足以讓大氣中水蒸氣冷凝,只有在高空的時候水蒸氣才會大量冷凝並形成雲。

特殊情況下,水蒸氣也會在低空大量冷凝,也就是霧。

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