雲是如何形成的?

風是空氣在水平的運動,將來自地球表面的能量作為顯熱和潛熱傳輸媒介。顯熱通過傳導和對流過程傳遞。傳導在物質內傳遞能量,對流通過加熱物質的垂直運動傳遞能量。潛熱是通過改變物質本身來傳遞能量。水可以以液體、氣體或固體的形式存在。從液體到氣體的轉變稱為蒸發;從氣體到液體的逆過程稱為冷凝;從液體到固體稱為凝固(凍結);從固體到液體為融化。固態水變成氣態水的過程叫升華,反之就叫凝華。我們將在雲的形成中看到這些不同的過程。

當空氣中含有盡可能多的水蒸氣(氣體)時,就會形成雲。這稱為飽和點,可以通過兩種方式達到。首先,水分積累,直到達到空氣體積所能容納的最大量。另一種方法是降低充滿水分的空氣的溫度,從而降低其可以包含的水分含量。因此,分別通過蒸發和冷凝達到飽和。當飽和發生時,水分以霧和雲的形式變成可見的水滴。

應該注意的是,冷凝本身不會引起降水(雨、雪、雨夾雪、冰雹)。雲中的水分必須變得足夠重才能屈服於重力並返回地球表面。這通過兩個過程發生。在冷雲中,冰晶和水滴並存。由於水蒸氣壓力的不平衡,水滴轉移到冰晶上。晶體最終變得足夠重以落到地球上。在第二個過程中,溫暖雲層中的水滴碰撞並改變它們的電荷。不同電荷的液滴相互吸引並合併,從而生長直到它們有足夠的重量下落。

除了高度之外,霧和雲之間沒有區別。霧被定義為從低於 50 英尺的高度開始的可見濕氣。如果可見濕氣從 50 英尺或以上開始,則稱為雲。兩種常見的霧被稱為輻射霧和平流霧。輻射霧在夜間形成,因為地球表面冷卻,緊鄰其上方的空氣又通過傳導冷卻。如果空氣足夠潮濕,冷卻會使其達到飽和並形成可見的水滴。我們經常把這種霧叫做地面霧,因為它離地表很近。當溫暖潮濕的空氣在較冷的表面上移動時形成平流霧(平流意味著水平移動)。一個完美的例子是在大陸的西海岸。盛行的西風將潮濕的空氣從溫暖的海洋區域轉移到沿海較冷的水域。霧由此形成並由西風帶過陸地。

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