高德平台好奇的孩子们:云是如何在天空中停留的?

时间:2020-03-23 作者:河南《高德娱乐》 热度:
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高德娱乐-Q554258报导:  谢谢你的问题,参孙。信不信由你,我曾经称过云,没有多少人能说他们做到了!我和我的科学家朋友们坐着一艘巨大的飞艇飞上了天空,一路穿过毛茸茸的白云。实际上,那里非常潮湿,因为云是由数十亿的小水滴组成的。
 
当我们飞过云层时,我们使用激光和其他特殊的科学设备来测量云层的大小,并计算其中有多少小水滴。然后,我们做了一些计算,发现这片云——实际上是相当小的一片云——重达4吨。那相当于两头大象!所以,你想知道这么重的东西怎么能呆在天上是对的。
 
这个谜有三个部分,第一个是重力。就像这个星球上的一切事物一样,组成云的微小水滴被地心引力吸引向地球。但是这些液滴太小了,它们很难通过它们下面的空气。这意味着它们根本不会掉得很快——事实上,大约每秒一厘米。任何向上吹的风都能把水滴带回来。
 
为了解决第二个难题,我们需要学习一些适当的化学知识;虽然不多,但对我们的故事来说已经足够了。让我来介绍元素周期表:一张我们人类所知道的所有元素的地图。元素是所有事物的积木——就像乐高积木一样,你用它来建造更大更复杂的物体。
 
元素周期表的结构使每一行中最轻的元素总是在左边。氢是所有元素中最轻的,所以你会发现它在左上角。当你从左到右移动每一行时,元素变得越来越重。
 
元素周期表(可能需要放大才能看清楚)。g·p·莫斯/ QMUL
 
点击这里查看更大的交互式版本。
 
干燥的空气主要由两种气体组成,氮气和氧气,外加一点点氩气和少量其他气体。现在,我们只关注氮和氧。正如你在元素周期表上看到的,一个氮原子的重量是14,而氧的重量几乎是16。
 
但是氮原子和氧原子都不喜欢单独行动,所以它们几乎总是成对行动——一个分子里有两个原子,就像豆荚里有两颗豌豆。正因为如此,一个氮分子通常重28,一个氧分子重32。
 
当我们添加水(H₂O)空气,事情变得有趣。水分子是由两个氢原子和一个氧原子组成的。还记得氢是最轻的元素吗?一个水分子只有18。所以它比氮气或氧气的分子还轻。这就是为什么潮湿的空气比干燥的空气轻。
 
下一个难题是温度。一般说来,暖空气上升,冷空气下沉。当空气中的水变暖时,它更可能是一种气体。当天气较冷时,它更喜欢以液体的形式出现,如云滴、雨、冰雹或雪。
 
云通常形成于山顶,那里温暖潮湿的空气向上吹,然后很快冷却下来。在上面。
 
随着温暖潮湿的空气上升,它变得越来越冷。当它冷却时,更多的小水滴形成。你可能以为水滴会以雨的形式落下,但事实上,有趣的事情发生了。你知道汗液是如何在我们的皮肤干燥并从液体变成气体时冷却我们的皮肤的吗?好吧,当气体变成液体时,恰恰相反的情况发生了:它实际上放出了热量。
 
这意味着这些云滴现在被一小层温暖的空气所包围。暖空气有什么作用呢?它上升!不过不会很远,因为上升的时候空气会再次冷却。
 
现在我们的难题已经解决了:云是由微小的水滴组成的,它们几乎不受重力的影响,嵌入在潮湿的空气中,潮湿的空气比干燥的空气轻。它们被微小温暖的空气所包围,这些空气将它们抬升到空中。这就是为什么重达数十亿吨的云可以漂浮在空中。
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