科学|一朵云重达500吨,为什么不能承受住一个50千克的人?
我们平时看到的云 , 其实重量非常重 , 即使是一块中等规模的云 , 其体重都会达到500吨 。 既然云的重量这么重 , 那人类能像孙悟空一样站在云上面吗?
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云的形成
在讲云的形成之前 , 我们先了解一个定理:阿伏加德罗定律 , 在相同温度以及相同压强下 , 同等面积中的分子数相同 , 由于该条定律中含有四个相同 , 所有又被称为“四同定律” 。
在地球表面 , 分布着许多海洋 , 湖泊 , 河流等 , 这些地方的水分子会和空气接触 , 而空气中的氧元素会和水分子中的氧元素发生置换 。
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置换的过程中 , 由于水分子与氧分子的价电子旋转速率不同 , 所以当空气中的氧元素置换到水分子之中时 , 此时的水分子结构像是一个气球状的饱满层 , 并在斥力作用下推开别的水分子 , 进入到空气中 , 这就是蒸发的过程 。
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由于地球上的水分不断地蒸发 , 形成水分子 。 水分子是由一个氧原子和两个氢原子组成 。 而地球上的空气主要成分是氮气和氧气 , 其中氮元素比氢元素要重 , 因此水分子相比于空气而言更轻 。
由于同温同压下 , 相同体积内的分子数相同 ,
【科学|一朵云重达500吨,为什么不能承受住一个50千克的人?】因此水分子较多的地方相比于周围其他的空气更轻 , 此时水分子就会因为更轻而上升 。
我们知道 , 高度越高 , 温度越低 , 地球平均每升高1000米 , 温度会下降6摄氏度 。 随着周围温度的下降 , 单位面积内能容纳的分子数量也将会减少 。
当空气中的水分子数量足够多时 , 此时一些水分子就会析出 , 与空气中的凝结核结合在一起 , 形成小水珠 。
一般小水珠的直径非常小 , 肉眼几乎看不到 , 但当越来越多的小水珠汇聚在一起 , 此时它们就会形成云 , 由于云能够反射太阳光线 , 所以我们从地面上看过去 , 会看到一团云彩 。
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云的重量这么重 , 为什么没有砸到地面上?
漂浮在高空中的云也会受到地球引力影响 , 向下坠落 。 只不过这些小水珠的下落速度非常慢 。 在物理学上 , 有一个速度专门指像小水珠这样的微末物体的下落速度 , 被称之为“终端速度” 。 大疫就是指终端速度和物体的质量以及展开面积有关 , 其中物体的质量越小 , 终端速度越慢 。 比如:砖头和棉花 , 棉花的终端速度会比较慢 。
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小水珠的质量就非常小 , 以至于它们坠落的速度会非常非常慢 , 很多在我们看起来像是漂浮在空中一样 。
这些小水珠也会下降 , 只是在下降过程中又会被蒸发 , 重新升入高空形成小水珠 。 因此 , 云就是一个动态平衡的过程 。
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为什么人不可以站在云端上?
虽然我们经常能看到云彩 , 而且云的总质量可以达到500吨左右 , 但其实云并没有实体 , 它们是由一个又一个的小水珠组成 , 而一朵中等大小的云之中包含了无数个小水珠 , 这些小水珠在蒸发与析出之中形成动态平衡 。
由于云没有实体 , 而人体的密度大于空气密度 , 所以空气的浮力无法支撑人类 , 人类就会从高空中坠落到地球表面 。
想要站在云端上 , 可以乘坐热气球 , 借助热气球的浮力上升到云端 , 假装站在云端之上 。
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总结
很多看似存在的东西都没有实体 , 比如;风 , 云等 , 人类之所以不能站在云端上 , 是因为云是由一个个小水珠组成 , 这些小水珠由于自身质量较小 , 所以终端速度较慢 , 而且还没有降落到地面上时 , 就会重新蒸发形成水分子 , 水分子上升到一定高空时又会重新凝结成水分子 。 所以云一个动态平衡的过程 。
但人类的质量较大 , 站在高空中时终端速度非常快 , 以至于会重重地摔在地面上 。
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