云是由什么组成的：形成、类型及其在气候中的关键作用
云是由什么组成的：形成、类型及其在气候中的关键作用
云一直是人类研究的对象。当我们还小的时候，很多人都想知道云是由什么组成的。云通常看起来像棉絮或大的漂浮枕头，但实际上是具有欺骗性的。在本文中，我们将详细了解云是什么、它们是如何形成的以及存在的不同类型。此外，我们还将看到云在气候中发挥的作用以及它们如何影响日常生活。
云是由什么组成的
简单来说，云是一团水滴、冰晶或两者，悬浮在大气中。这些颗粒是由于大气中存在的水蒸气凝结而形成的。虽然经常被描述为水蒸气，但实际水蒸气是看不见的；我们实际看到的是那些反射阳光的微小水滴或冰晶。
云的形成需要三个基本组成：水蒸气、大气中的粒状物和低温。水蒸气主要来自海洋、河流、湖泊中的水的蒸发、植物的蒸腾作用、植物的蒸腾作用。冰河升华（当固态冰不经过液态而直接变成蒸汽时）。
然而，这种悬浮的蒸气不能自行形成云。为了使水蒸气凝结成可见的水滴，需要科学家所说的「凝聚核”。这些核是悬浮在空气中的简单颗粒，例如灰尘、花粉、海洋中的盐粒或火山和森林火灾中的灰烬。这些颗粒具有吸湿特性（即它们倾向于吸引水），使水分分子聚集在一起并形成水滴。
通过在这些原子核上凝结，水滴和冰晶变得可见，形成我们所知的云。如果温度够低，水滴就会变成冰晶。
云形成
为了使水蒸气凝结，气团必须上升到温度较低的大气。这可以通过多种方式发生。最常见的情况之一是由对流，当太阳加热地球表面并将热量传递到其上方的空气时。随着空气变暖，它的密度会降低并上升。当它上升时，它会遇到较冷的大气层，导致水蒸气凝结成可见的水滴。
另一种冷却气团的方法是通过地形上升。当气团遇到山脉或其他地理障碍时被迫上升时，就会发生这种情况。当空气上升时，它会冷却，如果含有足够的水分，地形云就会在迎风面（风袭来的地方）形成。
最后，气团的上升也可能发生在锋面，即大量湿热空气与大量冷空气相遇的地方。在这种情况下，热空气被迫上升到冷空气上方，再次导致蒸汽凝结成水滴或晶体，形成云。
一旦空气团充分上升并冷却至露点，水蒸气开始在凝核上凝结，产生第一滴液态水。达到一定尺寸后，这些液滴开始相互碰撞，在称为「碰撞聚结」的过程中聚集在一起。根据云的组成，云可以通过多种方式分类，如下所示。
云类型
云的分类可以根据不同的因素进行，例如它们的形状和发现它们的高度。现代云分类系统由英国化学家和气象学家卢克霍华德（Luke Howard）于1803年开发，将云划分为我们今天仍在使用的不同类别：
- 卷状：它们是又高又薄的云，通常看起来像天空中的白色羽毛。它们是由冰晶组成的。
- 积状：它们的特征是肿胀和海绵状的结构，就像棉花团一样。这些云垂直生长，通常在晴天出现。
- 层状：它们是在天空中形成连续且均匀的层的云。它们通常覆盖大片地区，并能带来微弱或持续的降雨。
- 雨状语：它们是能够产生强烈降水的云，通常与风暴或持续降雨有关。
依身高分类：
云也根据其高度进行分类：
- 低云：海拔高度在0到2公里之间，例如层云，可能会产生持续的毛毛雨，或者层积云，低底云层。
- 中等云：海拔高度在2到6公里之间，例如高积云或高层云，可以预示重要的气象变化。
- 高云：6公里以上，如卷云，由冰晶形成，通常预示着好天气。
- 垂直发展云：这种类型的云，就像积雨云，可以达到很高的高度，通常与强烈风暴和暴雨有关。
云为什么能飘？
云可以在天空中延伸数英里，尽管它们含有大量的水，但看起来很容易漂浮在空中。这主要是由于两个主要因素：低密度的水滴和浮力现象。
云中的水滴非常小，与周围的气团相比，它们的重量可以忽略不计。此外，云通常形成于较温暖的空气层中，其密度低于周围较冷的空气。这会产生向上的力，即浮力，使大气中的云层保持在水平。
例如，一立方公里的云可以含有大约1吨水，但它周围的空气质量要大得多，使得这片云能够「漂浮」。
云为什么是白色的？
由于水滴和冰晶散射阳光的方式，云呈现白色或灰色。阳光是白色的，由可见光谱的所有颜色组合而成。当光与云中的水滴或晶体碰撞时，它会以相同的强度向各个方向分散。
白云是指那些水滴不够大，无法不均匀地散射光线的云。然而，当云中的水滴较大时，例如在暴风云中，光会以不同的强度向各个方向散射，使它们看起来更暗或更灰。
此外，如果从下面看云并且太阳在云后面，它可能会显得更暗，因为一些光被云粒子阻挡了。
云在气候中的重要性
云在地球气候中发挥着关键作用。白天，云可以反射部分太阳辐射返回太空，冷却地球表面。这种效果在低而浓密的云层中最明显，例如层积云，这会增加地球的反照率（反射光的能力）。
另一方面，云还可以充当“温暖的毯子”，捕获地球表面在夜间散发的热量，防止其消散到太空中。这种现象称为温室效应，在中云和高云中更为明显。
这两个过程之间的平衡决定了云是使气候变冷还是变暖。低而稠密的云往往对降温贡献较大，而卷云等高云往往会产生净暖化。这就是为什么有必要研究云以了解它们如何影响全球气候以及它们如何影响气候变化。
除了对温度的影响外，云也是气候变迁发生的主要机制。降水，将水分配到整个地球，为河流、湖泊和含水层提供水源。
最后，云不仅为我们提供了视觉奇观，而且在调节地球上的气候和水的分布方面发挥着至关重要的作用。没有它们，水循环就无法完成，我们星球上的生命也会大不相同。
本文原文来自renovablesverdes.com