中科院物理所

云的本質(zhì)是什么？為什么白色的云不容易下雨，而黑色的云容易下雨？

云的物理本質(zhì)是浮在空中的小水滴和小冰晶群。我們?nèi)庋塾^察到的云是大量小水滴和冰晶群組成的輪廓，其內(nèi)部在不斷運(yùn)動(dòng)和變化。

夏天，我們經(jīng)常看到天上烏云密布，然后下起暴雨，之后雨過(guò)天晴，天上飄著白云。其實(shí)，高溫使地面的水蒸發(fā)到空中，而高空溫度較低，白云就是空氣中水蒸氣圍繞凝結(jié)核（比如說(shuō)細(xì)小顆粒、塵埃）形成的小水滴。這些水滴聚集多了就變成我們?nèi)庋塾^察到的白云。隨著水蒸氣繼續(xù)聚集，水滴越來(lái)越大，白云就變成了烏云。

那么為什么水滴變大可以使白云變成烏云呢？我們知道水滴直徑是微米級(jí)的，因?yàn)榱Ｗ泳€度大于10倍的入射光波長(zhǎng)（考慮人眼可以觀測(cè)到的400納米～760納米），所以我們可以利用Mie散射理論來(lái)解答這一問(wèn)題。根據(jù)Mie散射理論，光強(qiáng)和顆粒大小成反比，因此水滴變大會(huì)導(dǎo)致光強(qiáng)變小，也就是亮度變低。

我們常說(shuō)的“天黃有雨”也源于灰塵和水滴聚集。