地球氣象備課/雲與霧

多雲是一種雲覆蓋率40%~90%的天氣型態,這種天氣也是能夠同時觀察到最多種雲的天氣,那麼雲是甚麼?又是怎麼形成的呢?

雲的本質

水

雲看起來就像棉花,曾有許多人想像過那是一張柔軟的床墊,甜蜜的棉花糖,或是天神的寶座。

不是想破壞幻想,但是雲其實就是水,而且還是液態水(某些是固態冰晶)。

這當然不是說你可以在雲裡面游泳或裝杯水來喝甚麼的,簡單來說雲是分散的細小水滴,比較像是剩下一點點水的寶特瓶上附著在瓶壁的水滴,它和薄雲或團塊雲一樣都是白色的,這是因為雲中的水滴與冰晶不斷重複散射,使得光線混和(光線混和不像顏料,它們會越變越白),看起來就是白色。(烏雲則是因為水分太多而使雲變厚遮蔽陽光)

基本上,雲可以以任何一個地面上的水蒸氣分子作為成分(意思是,包括從水壺蒸發的水到你呵出的氣都有可能變成雲的一份子),。

雲可以以水蒸氣作為主成分,但它們本身其實無法凝聚在一起,也不能單靠對流層內的溫度變化就轉換為液態水,更別想以這副姿態升上天空,成為天邊的一朵白雲,這時就需要凝結核幫忙。

凝結核

凝結核是指將大量水成分聚集成雲的副成分,這種副成分能夠是灰塵,棉花,灰燼,炭灰等塵埃類物質甚至是微生物層級的生物組織,所以雲絕對不是大家所想的那麼乾淨潔白,極端一點的說法是,你家外面馬路邊的灰塵很有可能現在就在你頭上這朵雲裡面。(實際上那種事情每天都在發生,只是不會有肉眼可見大小的塵埃被當作凝結核)

在完全只有水蒸汽與其他氣體的狀態下,水分子間的相互作用力會變得很小,僅有些微的溫度變化並不能使存在於飽和濕空氣中的水分凝結為水滴,這就是為甚麼需要凝結核。

凝結核的工作原理是,使水分子附著於凝結核表面,使其產生較大的交互作用,並持續以這些水作為冷媒冷凝四周水蒸氣,將其轉化為霧滴,大量的霧滴便能夠形成雲霧;若溫度夠低則霧滴還會再進行冷凝,轉化為冰結晶。