白云飘飘 , 浮云悠悠 , 假如一朵云的重量将近50万公斤(500吨) , 那为什么它不掉下来?
它还真有掉不下来的科学道理 , 看下图:
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【一朵云有多重?一朵云重将近50万斤,它为什么不会掉下来?】
这朵白云在游动过程中 , 要受到悬浮在空气中浮力 , 下落过程中阻力(上升气流) , 白云自身的重力 , 当浮力与阻力之和与重力相等时 , 白云处于平衡状态 , 不上也不下 , 达到了悬浮在空气中条件 。
云是水汽凝结成小雨滴而形成的 , 水滴的含量因云的类型而异 。积云的含水量为每立方米0.2克至克;高积云的含水量为每立方米0.2克至0.5克;雨层云的含水量每立方米可达15克 。
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我们取高积云的比重 , 按0.5克/立方米计算 , 50万公斤的云体积是50万*1000/0.5=1立方千米 , 取海平面空气的密度为1.29千克/立方米 , 它承受的浮力1立方千米*1.29=1290000吨
由于云大部分在对流层顶活动 , 空气的密度与海拔高度有很大关系 , 越高密度越小 , 8000米高度空气密度大约在0.52千克/立方米 , 此时承受的浮力是0.52*1立方千米=520000吨
结论:对流层厚度在8~10千米 , 500吨一朵云在8千米高度上所承受的浮力是很大的 , 浮力远远高于500吨(自身重力) , 处于上浮状态 , 云会上下起伏 , 白云飘飘 , 达到平衡状态 。基本上不需要上升气流给它支撑了 。这就是云为什么掉不下来的原因了 。
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什么时候托不住下雨呢?
当大气中水汽不断上浮 , 水汽不断凝结 , 密度不断在增大 , 积雨云的密度增至雨层云的密度15克/立方米时 , 密度增大了30倍 。
1立方千米云此时增大到500*30=15000吨(自身重量 , 便于计算体积不变)此时雨层云重量超出浮力值很大 , 所以要不断下落 , 下落过程中 , 空气密度在不断增大 , 同时上升气流在加大 , 云滴也在快速增长 , 所受浮力是已经托不住云的重量 , 托不住了卸下包袱 , 就要产生下雨吧 , 这就是下雨的科学道理 。
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