云彩为什么不会掉下来？飞机穿过云层为什么会颠簸

天上随时可见的云，看起来像极了轻飘飘的棉花糖，可大家知道吗，这些“棉花糖”其实是有重量的，甚至可能重达几百吨！那这么重的云，为什么不会掉下来，难道它不受地球引力作用吗？

美国科罗拉多州博尔德市国家大气研究中心的一位研究员佩吉·莱蒙（Peggy Lemone）在小的时候也很疑惑：一朵云到底有多重呢？

后来莱蒙开始使用里程表来计算太阳直射头顶时留下的云的阴影，算得一朵普通的中等晴空云跨度大概在1公里左右，厚度也是1公里，这样我们可以大概估算到，这朵云的体积大约在10亿立方米左右。

而中等积雨云中大约每平方米就有0.5克的水，也就是说，一朵云里含有500吨的水，只是它们形成的颗粒非常小，我们看不见而已。假设一头大象的体重为5吨，一朵云的重量也就相当于100头大象。

但很显然，大象如果被运到天上，然后扔下来的话，肯定不会像云这样悬浮在空中，那为什么云不会掉下来呢？

我们知道，地球上的江河湖海、植物、土壤中的水分，都会在一定温度、太阳光的照射下而蒸发到空气中，变成水蒸气。

而云就是大气中的水蒸气遇冷液化成小水滴，或凝华成的小冰晶组合之后，能肉眼可见的物质。

因为低层大气的温度还比较高，因此可以容纳更多的水汽，而湿热的空气会继续抬升，随着位置越来越高，温度也会越来越低，等到达一定程度后，空气里的水汽就会析出。

如果温度没低于0℃，水汽会变成小水滴，如果低于0℃，就会变成小冰晶，而小水滴和小冰晶不断增加扩大，也就形成了云。

众所周知，世界上所有物质都有重量和密度，空气也不例外，云虽然重达几百吨，但云是由众多可能只有0.2毫米宽的小水滴和小冰晶组成的，也就是说，云的重量被分散到了大大小小的水滴和冰晶上。

而在形成水滴和冰晶的过程中会发出热量，这些热量会让云层周围的空气分子运动膨胀，从而让云层的密度低于附近的干燥空气。

再加上云同样存在密度，相同体积的云所占据的空气密度要高于干燥空气所占据的密度，也就是说同一空间内云的密度小于晴空的密度，所以云会漂浮在空中。

除此之外，上升气流和水平位移风也阻止了云层的降落，直到云层自身的重量足够产生降水和降雪。

打个比方，一朵重达500吨的云，如果没有阻力的话，云中的水滴会以140米/秒的速度下落，相当于手枪子弹射出去的速度。可以想象，如果以这个速度落下的雨砸到你的头上会是什么结果。

但即便是大暴雨，雨砸在人身上也不会造成太大的危险，而这都是上升气流的作用。当物体的质量越小，下落物体的触风表面就会越大，这样物体下降的速度就会减小，一颗直径在0.02毫米形成云的水珠，最后终端速度只有1厘米/秒，与蜗牛爬行差不多。

然而上升气流的速度却比它下降的终端速度要快得多，而且上升气流是从各个方向吹来的，所以云才能经常飘在空中，而不掉落下来。

几乎所有现有的云，除了比较靠近山川的一层雾，其他基本都漂浮在空中的原因，就是因为它们的重量可以通过其底部上升的气流或水平位移风来支撑。

有人问，那这么重的云，要是飞机穿过云层的话，会不会有什么危险？

一般来说，云层的确会影响飞机的飞行，别忘了，云也要受上升气流、乱流等影响，因此飞机通过云层时，也会不可避免地会受到时大时小的垂直气流和水平气流的冲击，从而发生颠簸。

其次，飞机在云中飞行时，如果飞机表面的温度过低，甚至低于0℃，云层里的冰晶与过冷的水滴就会在飞机表面冻结，形成飞机积冰。

1977年，斯德哥尔摩布罗马机场，就有一架四发涡螺螺旋桨飞机因为尾翼结冰，而导致尾翼失速，酿成了事故。