揭开云的奥秘
云的形成
云是地球上庞大的水循环的有形的结果。太阳照在地球的表面,水蒸发形成水蒸气,一旦水汽过饱和,水分子就会聚集在空气中的微尘周围,由此产生的水滴或冰晶将阳光散射到各个方向,这就产生了云的外观。
因为云反射和散射所有波段的电磁波,所以云的颜色成灰色,云层比较薄时成白色,但是当它们变得太厚或浓密而使得阳光不能通过的话,它们看起来是灰色或黑色的。
从地面向上10多千米这层大气中,越靠近地面,温度越高,空气也越稠密;越往高空,温度越低,空气也越稀薄。
另一方面,江河湖海的水面,以及土壤和动、植物的水分,随时蒸发到空中变成水汽。水汽进入大气后,成云致雨,或凝聚为霜露,然后又返回地面,渗入土壤或流入江河湖海。以后又再蒸发,再凝结下降。周而复始,循环不已。
水汽从蒸发表面进入低层大气后,这里的温度高,所容纳的水汽较多,如果这些湿热的空气被抬升,温度就会逐渐降低,到了一定高度,空气中的水汽就会达到饱和。
如果空气继续被抬升,就会有多余的水汽析出。如果那里的温度高于0℃,则多余的水汽就凝结成小水滴;如果温度低于0℃,则多余的水汽就凝化为小冰晶。在这些小水滴和小冰晶逐渐增多并达到人眼能辨认的程度时,就是云了。其他行星的云不一定会由水所组成,如金星的硫酸云。
云的形态分类
云主要有三种形态:一大团的积云、一大片的层云和纤维状的卷云。而科学上云的分类最早是由法国博物学家让·巴普蒂斯特·拉马克于1801年提出的。
1929年,国际气象组织以英国科学家路克·何华特于1803年制订的分类法为基础,按云的形状、组成、形成原因等把云分为十大云属。而这十大云属则可按其云的高度把它们划入三个云族:高云族、中云族、低云族。
另一种分法则将积雨云从低云族中分出,称为直展云族。这里使用的云的高度仅适用于中纬度地区。
高云族
高云形成于6000米以上高空,对流层较冷的部分。分三属,都是卷云类的。在这高度的水都会凝固结晶,所以这族的云都是由冰晶体所组成的。高云一般呈纤维状,薄薄的并多数会透明。高云族又分为卷云、卷积云、卷层云三类。
卷云,即具有丝缕状结构,柔丝般光泽,分离散乱的云。卷积云,即似鳞片或球状细小云块组成的云片或云层,常排列成行或成群,很像轻风吹过水面所引起的小波纹。白色无暗影,有柔丝般光泽。卷层云,即为白色透明的云幕,日、月透过云幕时轮廓分明,地物有影,常有晕环。
中云族
中云于2500米至6000米的高空形成。它们是由过度冷冻的小水点组成。可分为高积云、高层云两类。
高积云,即云块较小,轮廓分明,常呈扁圆形、瓦块状、鱼鳞片,或是水波状的密集云条。成群、成行、成波状排列。薄的云块呈白色,厚的云块呈暗灰色。在薄的高积云上,常有环绕日月的虹彩,或颜色为外红内蓝的华环。高积云都可与高层云、层积云、卷积云相互演变。
高层云,即带有条纹或纤缕结构的云幕,有时较均匀,颜色灰白或灰色,有时微带蓝色。云层较薄部分,可以看到昏暗不清的日月轮廓,看去好像隔了一层毛玻璃。厚的高层云,则底部比较阴暗,看不到日月。由于云层厚度不一,各部分明暗程度也就不同,但是云底没有显着的起伏。高层云可降连续或间歇性的雨、雪。若有少数雨下垂时,云底的条纹结构仍可分辨。高层云常由卷层云变厚或雨层云变薄而成。有时也可由蔽光高积云演变而成。
低云族
是在2500米以下的大气中形成。当中包括浓密灰暗的层云、层积云和浓密灰暗兼带雨的雨层云。层云接地就被称为雾。低云族可分为雨层云、层积云、层云、积云、积雨云。
雨层云是厚而均匀的降水云层,完全遮蔽日月,呈暗灰色,布满全天,常有连续性降水。雨层云多数由高层云变成,有时也可由蔽光高积云、蔽光层积云演变而成。
层积云,即由团块、薄片或条形云组成的云群或云层,常成行、成群或波状排列。云块个体都相当大,其视宽度角多数大于5度。云层有时满布全天,有时分布稀疏,常呈灰色、灰白色,常有若干部分比较阴暗。层积云有时可降雨、雪,通常量较小。层积云除直接生成外,也可由高积云、层云、雨层云演变而来,或由积云、积雨云扩展或平衍而成。层云,是低而均匀的云层,像雾,但不接地,呈灰色或灰白色。层云除直接生成外,也可由雾层缓慢抬升或由层积云演变而来。可降毛毛雨或雪。
直展云族
直展云有非常强的上升气流,所以它们可以一直从底部升到更高处。带有大量降雨和雷暴的积雨云就可以从接近地面的高度开始,然后一直发展至2.5万米的高空。在积雨云的底部,当下降中较冷的空气与上升中较暖的空气相遇就会形成像一个个小袋的乳状云。薄薄的幞状云则会在积雨云膨胀时于其顶部形成。直展云族可分为积云、积雨云两类。
积云,即垂直向上发展的顶部呈圆弧形或圆拱形重叠凸起,而底部几乎是水平的云块。云体边界分明,如果积云和太阳处在相反的位置上,云的中部比隆起的边缘要明亮;反之,如果处在同一侧,云的中部显得黝黑但边缘带着鲜明的金黄色;如果光从旁边照映着积云,云体明暗就特别明显。积云是由气块上升水汽凝结而成。
积雨云,即云体浓厚庞大,垂直发展极盛,远看很像耸立的高山。云顶由冰晶组成,有白色毛丝般光泽的丝缕结构,常呈铁砧状或马鬃状。云底阴暗混乱,起伏明显,有时呈悬球状结构。
积雨云常产生雷暴、阵雨。有时产生飑或降冰雹。云底偶有龙卷产生。此外,还有凝结尾迹、夜光云等。凝结尾迹是指当喷气飞机在高空划过时所形成的细长而稀薄的云。夜光云则非常罕见,它形成于大气层的中间层,只能在高纬度地区看到。
看云朵识天气
最轻盈、站得最高的云,叫卷云。这种云很薄,阳光可以透过云层照到地面,房屋和树木的光与影依然很清晰。卷云丝丝缕缕地飘浮着,有时像一片白色的羽毛,有时像一缕洁白的绫纱。如果卷云成群成行地排列在空中,好像微风吹过水面引起的鳞波,这就成了卷积云。
卷云和卷积云都很高,那里水分少,它们一般不会带来雨雪。还有一种像棉花团似的白云,叫积云。它们常在2000米左右的天空,一朵朵分散着,映着灿烂的阳光,云块四周散发出金黄的光辉。
积云都在上午出现,午后最多,傍晚渐渐消散。在晴天,我们还会偶见一种高积云。高积云是成群的扁球状的云块,排列很匀称,云块间露出碧蓝的天幕,远远望去,就像草原上雪白的羊群。卷云、卷积云、积云和高积云,都是很美丽的。
当那连绵的雨雪将要来临的时候,卷云在聚集着,天空渐渐出现一层薄云,仿佛蒙上了白色的绸幕。这种云叫卷层云。卷层云慢慢地向前推进,天气就将转阴。
接着,云层会越来越低,越来越厚,隔了云看太阳或月亮,就像是隔了一层毛玻璃,朦胧不清。这时卷层云已经改名换姓,该叫它高层云了。出现了高层云,往往在几个小时内便要下雨或者下雪。
最后,云压得更低,变得更厚,太阳和月亮都躲藏了起来,天空被暗灰色的云块密密层层地布满了。这种云叫雨层云。雨层云一形成,连绵不断的雨雪也就降临了。
夏天,雷雨到来之前,在天空先会看到淡积云。淡积云如果迅速地向上凸起,形成高大的云山,群峰争奇,耸入天顶,就发展成浓积云。积雨云越长越高,云底慢慢变黑,云峰渐渐模糊,不一会,整座云山崩塌了,乌云弥漫了天空,顷刻间,雷声隆隆,电光闪闪,马上就会“哗啦哗啦”地下起暴雨,有时竟会带来冰雹或者龙卷风。我们还可以根据云上的光彩现象,推测天气的情况。在太阳和月亮的周围,有时会出现一种美丽的七彩光圈,里层是红色的,外层是紫色的。这种光圈叫作晕。
日晕和月晕常常产生在卷层云上,卷层云后面的大片高层云和雨层云,是大风雨的征兆。所以有“日晕三更雨,月晕午时风”的说法。说明出现卷层云,并且伴有晕,天气就会变坏。
另有一种比晕小的彩色光环,叫作“华”。颜色的排列是里紫外红,跟晕刚好相反。日华和月华大多产生在高积云的边缘部分。华环由小变大,天气趋向晴好。华环由大变小,天气可能转为阴雨。夏天,雨过天晴,太阳对面的云幕上,常会挂上一条彩色的圆弧,这就是虹。人们常说:“东虹轰隆西虹雨。”意思是说,虹在东方,就有雷无雨;虹在西方,将有大雨。
还有一种云彩常出现在清晨或傍晚。太阳照到天空,使云层变成红色,这种云彩叫作霞。朝霞在西,表明阴雨天气在向我们进袭;晚霞在东,表示最近几天里天气晴朗。所以有“朝霞不出门,晚霞行千里”的谚语。
我还想知道
云吸收从地面散发的热量,并将其反射回地面,这有助于使地球保温。但是云同时也将太阳光直接反射回太空,这样便有降温作用。哪种作用占上风取决于云的形状和位置。
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