01.云形成的原理

地面上的水吸热变成水蒸气，上升到天空蒸汽层上层。由于蒸汽层上层温度低，水蒸气体积缩小比重增大，蒸汽下降。

由于蒸汽层下面温度高，下降过程中吸热，再度上升遇冷，再下降，如此反复气体体积逐渐缩小，最后集中在蒸汽层底层。在底层形成低温区，水蒸气向低温区集中，这就形成云。

热空气会向上升，随着高度的升高温度会下降，因此水蒸气会凝结成小水滴，进而想再上升就比较难了。在这一温度下，气相与液相会达到平衡，也就是说不会凝结出特别大的水滴来。

一团水蒸气我们看不到，然而，液态的水就可以，固态的冰也可以，这是怎么回事呢？不管哪一态，水不是都是透明无色的吗？那我怎么能看到云？莫非是我开了天眼？【挠头

02.云为什么是白色？

光线一进一出小水滴或微小冰块，就会偏折一个大角度。差别在于，水蒸气的“折射率”和空气接近，但水的折射率就比空气高很多倍了，冰的折射率也大于空气。

白云之所以白，就是阳光被大量液态水滴和固态的冰晶狂乱的反弹（散射）导致的。

菌菌:一不小心还解释了云是白色的原理，怪我过分优秀～

03云为什么不下落？

云是冰晶和液滴的混合物，因为尺寸很小，表面积与体积之比较大，空气对它阻力与重量相比几乎相当。因此，很小的气流扰动就能带动这些冰晶和液滴。从而使得云不容易落下。此外，云所受到的阻力远大于其自身的重力。而人的情况则相反，阻力跟它的受力面积有关。

下面，我们以云中的小水滴为例来具体分析其下落过程。小水滴下落时会受到周围空气的阻力，其所受到的阻力可以近似用斯托克斯定理来描述：η是周围介质的粘滞系数，R是雨滴的半径，v是雨滴下落的速度。当f=μg后小水滴将匀速运动。

由于μ很小，因此小水滴下落运动的速度很慢，地面上的我们几乎看不到它在下落。

对于雨滴来说，由于雨滴的雷诺数(Re=)>1,此时雨滴不再适用斯托克斯定律：

对于云来说，由斯托克斯定律以及浮力公式得（假设此时斯托克斯定律符合小水滴下落时重力等于阻力的情况）

相较而言，组成雨的小水滴的速度比组成云的小水滴的速度大得多，使得雨滴落到地面，这样就形成了雨。

因此不难想象，对于一个质量极小的水滴，在自由落体情况下所能达到的最大速度相对来说也比较小，此时微小的气流可以将整片云层托起，而不至于掉落。

供稿单位：西南大学科普空间站、重庆物理学会、北碚区科学技术协会

审核专家：张巧明

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来源: 重庆市科学技术协会

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