进入云层   

从起飞到现在,窗外的风景美不胜收。不过,航程中的某些时刻你可能会钻入云中,从飞机里向外看去好似一切都在云雾笼罩之中,但是你终将穿过云层,放眼望去,飞机已被壮丽奇妙的云景所环绕。白天,太阳在云端闪耀,天空总是那么的蔚蓝。飞机不远处,一团团鹅绒似白云绵延起伏,直到地平线的尽头,多么壮阔绮丽的景色啊。

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在你穿越云层时,你也许会注意到一些不同种类的云,不过,在我们详细介绍它们之前,我们先来了解一下云到底是什么。空气中到处弥漫着水蒸气。我们通常认为水壶中喷出的那股蒸气就是水蒸气,但是这种想法是有误的。水蒸气是看不见的气体,是气态的水,就如同冰是固态的水一样。我们看见的那些所谓的蒸气是水蒸气凝结后重新变为液态的水,它们在空气中结成细小的水珠。

我们都知道100摄氏度下水会沸腾,所以,空气中无时无刻,甚至是在常温下都存在着水蒸气这样的说法让人觉得匪夷所思。想想看,常温情况下的大海是地球上水蒸气的主要来源。我们在这里所说的温度是以物质中分子运动的速度来测定的。温度越高,分子运动的速度就越快。不过,温度是一个统计学问题。这并不意味着在某一温度下,任何一个分子都以特定速度运动,而是就平均来说,分子的运动速度会与对应的温度相匹配。

自然界中,有些分子的运动速度较快,有些较慢。较之于海面之下的水分子,海面之上的水分子运动相对快速因而越发容易扩散到更远的地方。有些水分子更为活跃,它们挣脱大海中其他分子的电磁束缚,飘散到大气中。如果海洋中所有的分子都这么高速运动的话,海水将会沸腾。这如我们上面所说的那样,大海每时每刻都在丢失一些分子——蒸发是其中的一种途径——因而,广阔的海面将生成大量的水蒸气。

因此,水分子一刻不停地向空气中吐射水蒸气。同时,空气中的水分子会重新落回海洋。在任何情况下,水气蒸发和其凝结保持一种相应的平衡。我们通过测量空气的潮湿度来计算其中水蒸气的含量。

空气中的有些水分子会聚集在一起形成小水珠,有些水分子则升到高空,在低温的催化下凝结成微小的冰晶。温度变化会产生水珠,不过普遍来说,水珠的萌生离不开空气中那些飘浮的小颗粒,诸如沙粒、烟尘或是花粉,甚至细菌也不例外——空气中有数不清的细菌,它们也经常参与水蒸气的凝结过程。这些小水珠看上去就如水壶喷出的蒸气一样,无数这样悬浮的小水珠最终形成了云。

为什么云朵不会从天上掉下来呢?人们很容易产生这样的疑问,但很少有人来解答这个问题。毕竟,水比空气要重。当水溢出玻璃杯时,它们并不会飘浮在空气中。当然,天上的水会以雨滴的形式落下来,那么,为什么云不会像雨水那样一滩滩地从天上掉下来呢?

让人意想不到的是,云的确在下沉。云朵没有什么神奇法力——它们如万物一样逃脱不了地球重力的束缚。只不过它们下落的速度非常非常缓慢,这是因为组成云朵的小水珠小得让人难以置信——它们的直径大概只有一亿分之一米。当物体变得如此微小时,它们不以人们习惯的方式运动。尽管重力同样作用于那些看不见的小水珠与普通水珠,但是,重力对它们的影响却不同。

水珠的质量决定了其所受到重力的大小,水珠越轻,受力越小。同时,物体越小,受到空气的阻力就越大。云朵中小水珠比雨滴要小,而更接近于空气分子的大小,因而它们不断受到空气的影响。就云彩中的一粒小水珠来说,空气和它的关系就好比黏稠糖浆和其间的小滚珠。小水珠下降一米得花上一年时间。现实中,我们看不到云朵下落,因为即便我们有耐心等待,云朵也无法存在这么长时间。

云朵的颜色各不相同。我们通常都认为它们是白色的,因为它们反射掉大部分的光——但它们不如金属那般刺眼,而像冰块那样柔和,看起来毛茸茸的。稀薄的云层会染上天空的颜色,尤其是在日出和日落时分,你通常都能看见红彤彤的彩霞。另一些云则明显要灰暗许多,从灰色到黑色都有。

现实中的云最暗淡的也不过就是灰色,不过在眼睛和大脑的综合作用下,它们的颜色看上去要比实际灰暗得多。同样的事情发生在你注视一幅夜空的图片或是电视上的宇宙画面时,它们看上去都是黑漆漆的——只是,当你关掉电视时,屏幕的颜色是深灰色的,而节目里播放的太空的颜色怎么可能比屏幕的颜色还要深呢?这是你的大脑在捣鬼,它误导你屏幕是黑色的。

云层中,当许多小水滴开始聚集在一起形成更大的水珠时,云朵就开始变暗了。这意味着更少的光线被云层表面反射,有些甚至被云层吸收,使它看上去愈加灰暗。小水滴聚集在一起,数量越来越多,体积也越来越大,最终形成雨滴落了下来,所以,我们通常将乌云看成暴风雨的前兆。