霁雪 发表于 2017-4-1 09:31

掘坟了!蓝蓝的天上白云飘006

彩云飘,蓝蓝的天上白云飘



本来在005贴,我是打算介绍几个关于道尔顿定律的实验方案,但是实验好做,在这里介绍就需要话好多图片,而画图的功夫要比写十篇帖子还要花费时间,所以只能边画边写,等画完了再发帖。故此贴为006.


彩云飘,这是我6年前(2011年)初到地震坛时的发帖。具体的内容,请大家看下面的连接吧。http://www.dizhentan.com/thread-9133-1-1.htm

今天是要对这个帖子作一些补充。昨天重读了我6年前的这个帖子,发觉当时有些问题确实还没有交待清楚。经过六年多的继续观察和分析。我觉得和当时的认识程度相比,有了更进一步的完善。希望通过这个补充,能把我的观点描绘的更加完美一点。


首先,从云的形状上来说明云的形成过程。

我们只要一抬头就可以看到(除了积云族之外)所有其他的云族的形状都是扁平的。我们可以看到,所有的这些云的底部都是相当的平整。就好像摊在面板上的面团一样,上面有一些小小的圆圆的隆起,但也基本上在一个起伏不大的范围内。云的底部的这种平整状态,让我们联想到就像是是浮在水面上的肥皂泡。自然地我们设想,云就像埃及神话中“阿拉丁”的飞毯。

人们自然地想到,云是漂浮在一种比云的比重略重的一些些的气体层的水平截面之上。

但是气象学却告诉大家说:“云是因为上升气流的烘托而才没有从天上掉下来的”。气象学还告诉大家,云是由水蒸气凝结而成的,我们在冬天看到嘴巴里呼出的热气变成了一缕一缕的白雾。就是人体内的水分排出到空气中遇冷凝结成的,这些白雾升到半空中的时候,就是我们看到的云了。多少年来,我们对这样的解释都信以为真。


但是,问题又来了,谁都看到过下雨之前的乌云,乌黑黑的。怪怕人的,有诗为证“山雨欲来风满楼,黑云压城城欲摧”就是这样的一种景象。

三年前的一个夏日午后大约四点钟,我刚好逛到上海市中心闹市区的西藏路南京路口,一下子大雨来了,谁能想到仅仅一个小时的左右,眼前的南京路,西藏路一下子就从步行街变成了小湖,回到后面的九江路等小路,许多小汽车都抛锚在路的中央不能动弹,因为九江路已经变成了一条川激的小河了。后来听报道说这场雨的雨量高达170毫米,地铁两号线也被进水了,两号线因此停驶了大半天。

这么多的水,是怎样呆在云里先前不掉了来呢。


其实,如果您深入一点翻阅一下或搜索一阵,你还会发现,对于这样的大雨如何形成,在气象学里还真的没有完美的、统一的解释!全世界的气象学家们各个学派的均各有各的说法,谁都不愿承认其他学派的解释。


简而言之,成雨之谜至今还是气象学的尖端课题。


但是,另一方面,我们中的每个人,从小甚至还在幼儿园的时候就已经被启蒙过。说是有一种叫上升气流的东西,把地面上的温暖的水蒸气带到了半空,因为半空中的温度低,所以这些水汽就会凝结成雾,当水汽越来越多,云里的雾滴也就越来越大,由于上升气流的作用是小水滴不断地被气流往上吹,直到小水滴实在太大了,气流托不住了,就下起雨来了。

这个解释,基本上是我们每个人都知道的。



但是,下雷暴雨时狂风大作,闪电雷轰,气象学说在云里有这样的上升气流还能让人相信,而通常,仅是厚厚的层云,也在一天的时间内下了几十毫米的雨。这时也有那么大的上升气流吗。谁能相信呢?


特别是这些云层的云底都是平平的,那里看得出一点上升气流的踪迹?


一鼓足气地把这个连气象界都还没有得出统一结论的学术难题解释到底,显然在这个层面是不合适的。所以,我们还是回到云如何在天空中停留会漂移的问题上吧。


也许大家都知道,在海洋的深处大约1000公尺深的地方,海水的密度会有一个突变,人们把这个突变层的深度称为液体海底,由于上下的密度不同,对于潜水艇来说,就可以像停在海底一样的停留在这个跃层的面上。同样地,地球的大气层是从低到高密度逐渐变小的,因此假定云体是有一个总体的比重,那么毫无疑问,云就可以停留在和这个密度相对应的大气半空中等密度面的位置上。

从观察我们可以看到,云有的高有的低,但是同一种类的云,几乎都停留在相同的海拔高度的空间,譬如高度为500米到1000米的低层云,在丘陵的地带,我们可以看到当我们步上山顶的时候,有些云就会被山峰劈开,而不是沿着山坡向上或向下。始终保持同一个水平高度。因此在沿海的地区通常就比在山区或高原地区看到的云离地面更高。同样的在沿海地区有时能看到的500米左右高的低云,在新疆乌鲁木齐就不可能看到,因为乌鲁木齐的海拔高度是980米,那些熨斗低于新疆的地面,自然就不会看到这种沿海地区的低云了。

这些事实说明我们确实需要把云看成是一个整体而不是空气、水蒸气、雾珠的混合物。云里的雾珠也绝非简单地悬浮在云所在的空中。


说到悬浮物,我们可以云同拿沙尘暴,云同黑烟来做比较。


对于天上的乌云和黑烟,我们谁都能一眼就分辨出来,为什么呢?

因为它们的外形太不同了。粗粗的看一下,哪怕是乌云我们都看到乌云有一个明显的边界,乌云的周边能感到有一层什么东西包裹住的那样,用术语来讲就是有一种收敛的感觉。而对于黑烟,就没有这种收敛的感觉,而是一种发散的状态。黑烟往往没有明显的边界,总是越到外部颜色越淡。

这种状态说明,在云里的雾珠和烟尘里的微粒有一个本质的区别,烟尘的微粒是没有联系的,但是雾中的微小雾珠之间却是有联系的。我们再看高高的7000-10000米以上的卷云,也是没有边界的,也是发散的。那么低云和卷云的区别是什么呢?原来低云是由水的微粒组成的而卷云是由固态的微小冰晶组成的。一个是固体,一个是液体。这里有什么原因呢?

我们知道任何的水的表面永远地有数量规模巨大的蒸发和凝结同时进行的两个逆向过程,因此云中的雾珠也不能例外,由此我们可以认为云里的雾珠并不是一种简单的空气中的悬浮物,而是,雾珠和雾珠之间,雾珠和周围的水蒸气之间有着强烈的动态的联系过程(络合过程)。因而这样的低云实质上是一种云整体,每一片云就是一个雾珠和水蒸气之间的络合物云整体。作为一个络合物云整体,我们讨论云的比重就有依据了。


地面上空气的比重是29.4,高空的空气的比重要小一点但是也在24以上,相当于1000米左右的高度,水蒸气的比重是18,因此云可以在29.4-18之间有一个广泛的组合空间。

当雾珠和水蒸气络合物的比重是24的时候,这种云就漂浮在大约1000米的半空,当这种络合物的比重为20的时候,这种云就漂浮在大约5000米的高度。

像在海水中漂浮的海藻发菜那样,它们是一个整体的海藻群,它们本身不包含所在空间位置的海水的质量在内。


实际上根据最权威的测量数据,云层里的雾珠密度,实际上是很低的,张老(前乌鲁木齐气象研究所所长,老一代的气象权威)有博文阐述,最浓的乌云里的雾珠的含水量如果全部榨干,平摊到垂直的投影面上,也只有3毫米的水量。

所以,为什么这些云里面的雾珠不直接掉下来?其实只是一个不存在的问题。因为敢情就没有什么雨滴可以掉下来。

那么,这雨滴是从什么地方来的呢?

实际上,有很多的气象学家趋向于云,特别是乌云。只是一种造雨的机器而已。而不存在什么含雨量大的云或含雨量小的云这样的讲法。

在我国已经成熟运用的人工造雨的作业,实际上也证实了云只是一种造雨机。



关于造雨的机制或过程,又是气象学争论不休的难题,这篇帖子里我们暂时不提了。



这一贴主要是答复58斑竹当年的疑问的,抱歉在6年前没有及时的回复,现在补上。

发表于 2017-4-1 19:55

云是地壳磁场内电磁喷射到近地空间与空间等离子,水分子,尘埃聚合的可见形态物质,云形成初期形态不变,基本分为,一般电磁云(祥云),地震云,火山喷发云,而后这些云逐渐汇聚(云体中电磁紊乱)形成气象云
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