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  • 1 # 使用者3038663150413028

    ○白雲和烏雲都是由小水滴組成的。瑞利定律對小水滴不適用,因為該定律是

    以氣體分子的二次發射為依據的,而小水滴是比奈米粒子還要大的無色透明的球透

    鏡。它的所謂“散射光”實際上是反射光以及經過幾次折射後的透射光。

    白雲和烏雲在“含水量”方面會有些差別,但“含水量”的提法是有點含糊的,

    詞不達意。它可以被理解為整個雲朵的含水量,也可以被理解為單個水滴的含水量。

    這兩種理解都有一定根據。烏雲能佈滿整個天空,白雲卻做不到。由此可見,就總

    趨勢來說,烏雲的含水量一般大於白雲。但是,天空裡的一絲雲既可以是白雲又可

    以是烏雲,大片的雲也有“白”、“烏”兩種可能性,夏日巨大的白雲團能在一瞬

    間變成翻滾的烏雲團,這就不能用含水量來解釋了。如果“含水量”是指“單個水

    滴的含水量”,那就準確了。

    從雲的形成過程來看,烏雲如果不是從別處飄來的,那就必定是由白雲變來的。

    白雲則不同,它除了可以從別處飄來或是由烏雲變來以外,還可以在萬里晴空的背

    景上突然“創生”。我在研究太陽能問題期間曾非常留意天空中雲情的變化,多次

    看到,藍天背景能在我目不轉睛的幾分鐘裡由藍色變成粉藍色,再變成邊緣模糊的

    淡淡的白雲片以至變成有清晰邊緣的白雲朵。從未見過烏雲能從藍天背景上突然冒

    出來。我還注意到:白雲變成烏雲多半是在雨前,烏雲變成白雲多半是在雨後。對

    此類現象的解釋是:夏日地表水在烈日下迅速蒸發,使空氣溼度越來越大;高空的

    溫度低於地表溫度,因而水蒸氣首先在高空到達飽和狀態和過飽和狀態;高空總會

    有一些灰塵,成為凝聚中心,使飽和蒸汽和過飽和蒸汽凝成細小的霧滴;霧滴足夠

    密集時,就成為肉眼可見的白雲;霧滴越來越大,白雲就變成為烏雲;烏雲中的水

    滴繼續變大,就變成雨滴;雨後空氣的溼度變小,水蒸氣重新回到不飽和的狀態,

    烏雲中的小水滴開始蒸發,體積越來越小,這樣就使烏雲變成白雲;白雲中的霧滴

    繼續不斷地蒸發,一旦全部汽化,白雲就消失了,重新露出青天。

    白雲為何“白”?烏雲為何“烏”?夏日白雲團在一瞬間變成烏雲團的例子最

    能說明問題。在這種突變中,總水量基本上未變,太Sunny的投射角也基本上未變,

    顯眼的變化是“由白變烏”。這種事情總是發生在雷雨即將到來之時,這就表明

    “由白變烏”是水滴“由小變大”的結果。烏雲並不是無亮度的“黑雲”,而是有

    亮度的,並且其散射光實際上也還是白光,與白雲的散射光在光譜方面沒有差別,

    這是因為大水滴和小水滴對於可見光來說都是無色透明球透鏡,散射光的顏色由入

    射光的顏色決定。一旦明確了這一點,我們就能利用“亮度”來對白雲和烏雲作定

    量的比較。

    就單個水滴來說,散射光在特定方向上的通量與入射光的通量之比應當是一個

    常數,與水滴的大小無關。但就整個雲團來說,散射光的總通量與入射光的總通量

    之比就不是常數了。單個水滴的散射截面正比於線度的平方,體積和質量正比於線

    度的立方。這就意味著:在雲團總質量和總體積不變的情況下,如果水滴的半徑增

    大一倍,那麼單個水滴的散射截面就應當擴大為原來的4倍,而水滴總數則縮小為

    原來的1/8,意味著總散射截面是原先的一半。由此可見,如果白雲團中的水滴是

    屬於微米級,烏雲雲團中的水滴是屬於亞毫米級(即100微米),那麼白雲的亮度就

    應當是烏雲的100倍。

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