雲何以能「浮」在天上?

朋友在前一篇拙文中留言:「點解咁重舊雲都唔會跌落地?」

這有幾個原因。

雲的產生, 只是在由地球表面上10,000至15,000米的對流層中, 由於太陽照射地球表面, 接近地球表面的空氣受熱而上升, 到了某個高度, 空氣中的水份遇冷而凝結成水滴, 累積起來而成為雲, 而更多上升的空氣, 將雲「托」住, 讓其「浮」在空中。相信大家都曾有過坐飛機穿越雲層的經驗, 即使是密雲陰天、或甚至是雨天的日子, 飛機也能在上升或下降時, 輕易穿越雲層, 因為就是最「密」的雨雲, 其密度也只不過是每立方米含有約3克的水滴而已。當飛機在10,000米的高空飛行時, 我們可以看到的, 是一片萬里無雲藍色的天空, 所有雲都是在飛機的下面。個人曾目睹過一團雲, 由與飛機差不多的高度, 一直伸延到接近海面, 估計厚度接近10,000米, 但因為是從飛機上向下望, 那團雲反射太陽的光, 雖然是那麼厚, 仍然是呈雪白色, 若然是由海上向上望, 那一定是一團黑壓壓的雨雲了。

第二個原因仍然是空氣, 但卻不是上升的空氣, 而是下沉的空氣。最好的例子, 是在香港的冬天時, 經常有來自北方亁燥的冷空氣, 就是所謂「冷鋒南下」。當冷空氣到達香港時, 遇上本地潮濕而溫暖的空氣, 冷空氣密度較高, 將密度較低的暖空氣「托」起, 令其中的水份迅速形成雲層, 甚至下雨。所以每當有「冷鋒南下」時, 氣溫會突然下降, 跟著是幾天寒冷而陰雨, 當冷空氣完全將暖空氣「推走」時, 就會變成寒冷但天晴了。若然那「冷鋒」很微弱, 冷空氣無法完全將暖空氣「推走」, 冷、暖空氣「糾纏不清」, 就會造成長時間、令人十分煩悶的陰雨日子。

「山雨欲來風滿樓」。當流動的空氣遇著山、或較高的地勢, 會被迫向上升, 和流動得更快。空氣中的水份在上升時形成雲, 甚至是雨雲, 被那些後來的、被迫上升的空氣所「托」起。

最後的是「氣動力學」的效應。一架500噸重的A380能夠「浮」在空中, 是通過飛行, 令空氣在機翼上產生升力, 來「托」起飛機的, 飛得越快, 產生的升力越大, 相反地, 飛得慢, 升力就小了。500噸重的A380, 實在很難飛得快, 所以唯有靠大面積的機翼, 來得到足夠的升力, 反之戰鬥機, 設計要能飛得快, 所以很小的機翼已足夠了, 但卻不能飛得慢, 否則沒有足夠的升力。如此類推, 一「舊」雲雖然很重, 但平面的面積卻很大, 只要慢慢移動, 或有風慢慢地吹過, 就能產生足夠的升力, 讓其「浮」在空中了。

縱合上述, 無論有多重的雲, 都不會「跌落地」的。

一「舊」雲, 有幾重?

「打風唔成三日雨」, 在「彩虹」帶來的「三日雨」之後, 還有整整一星期的密雲陰天, 這兩天天才回復晴朗的天空。

雲, 並不是地球所獨有的, 在太陽系中的其他行星和他們的衛星, 都會有雲。在地球上, 任何時間都有三份之二的地球表面, 被雲層所覆蓋。雲的形態有很多種, 但所有的雲, 由最輕薄的高空卷雲, 到厚厚的、黑壓壓的雨雲, 都是由水所組成的, 嚴格來說, 是由小水滴和小冰粒所組成, 其中最小的水滴, 直徑可能只有我們的頭髮的十份之一, 要形成一點雨, 需要一億滴小水滴。

水滴和冰粒本身是透明的, 但因為會將陽光散射和折射到不同方向, 而變得像灰白色, 令我們的肉眼能看得到所形成雲的形狀。當雲層比較薄時, 會呈現成白色, 而當雲層變得厚時, 陽光不能通過、或完全被散射和折射, 就會變成灰色, 或甚至黑色。

平常我們在天色晴朗時看到的高空卷雲, 好像很消遙的, 在藍色的天空中, 顯得格外雪白, 但在傾盤大雨要到來之前, 厚厚的、黑壓壓的雨雲, 像快要掉到地面上一樣。其實, 會掉到地面上的, 只是雲中的水滴, 而不論有多厚或多重, 那「舊」雨雲仍然會是浮在空中的。

一片輕薄的高空卷雲, 真的很輕, 平均每立方米之中, 含有約0.05克的小水滴, 那些會造成傾盤大雨的黑壓壓的雨雲, 含水量會比其多60倍, 即約3克的小水滴, 而一般的雨雲, 含水量約是0.5克。

根據這些數字, 就可以預測雨雲帶來的降雨量。一般的雨雲, 平均厚度約5000米, 以每立方米的含水量0.5克計算, 最多會有2.5毫米的雨量。那些會造成傾盤大雨的黑壓壓的雨雲, 厚度可能會有15000米, 如此類推, 就有可能帶來45毫米的雨量了。

一般的雨雲, 含水量約是每立方米0.5克, 不要小看這個好像是微不足道的數字, 一「舊」落不出雨的雨雲, 「閒閒地」都起碼有1000米長, 1000米闊, 1000米厚, 含有500噸的水了, 即超過一架A380客機的重量, 「唔係少嘢」。