云都是白色的吗,为什么没有蓝色的云?
一般我们常见的是白云、乌云,大部分人可能没见过蓝云。不过现实中确实存在蓝色的云。比如下面这张,丹麦尼克宾港口上空出现的蓝色夜光云;蓝色的云,学名是“夜光云”(Noctilucent Cloud),通常出现在地球大气较高的高度,所以已经脱离了气象学研究的范围,到了空间物理学、太空科学研究的范围。蓝色的云只有当太阳在地平线以下6°~12°时,即日落之后、日出之前最昏暗的时间段,低层大气在地球阴影内,而高层大气的夜光云被日光照射时,才能用肉眼直接观察到,而且,现在越来越多的区域能看到夜光云。不过,这并不是什么好事。为什么有的云是白的,有的云是灰的,这可能是我们最熟悉的一张蓝天白云图。曾经的Windows XP系统经典的蓝天白云桌面它拍摄的是美国加州索诺马县的风景,放晴的天空飘浮着几片不规则的积云(由低层空气对流作用使水汽凝结或在冬季凝华而形成的云,顶部凸起,云底平坦),洁白无瑕。像Windows桌面图片这样我们平时看到、说到的云,风雨雷电所相关的白云和乌云,是小水滴和空气中的粉尘组成的,高度大约在10千米以下,是较低高度大气(称为对流层)中的云。这就不得不提到两种光学现象,瑞利散射和迈以散射。照向地球的阳光由多种颜色的光组成,综合来看是白色的。如果空气中颗粒的尺度比太阳光的波长小,就会发生瑞利散射,并且不同波长散射不同。天空就是因为对蓝色光的散射效应比对红色光的强,才会看上去是蓝色的;而云的颗粒较大,其直径比太阳光中任何一种颜色的光的波长都要长得多,所以很少发生瑞利散射。
没有云就是蓝色的
简单来说,云主要有三种形态:一大团的积云、一大片的层云和纤维状的卷云。
而科学上云的分类最早是由法国博物学家让-巴普蒂斯特·拉马克(Jean Lamarck)于1801年提出的。1929年,国际气象组织以英国科学家路克·何华特(Luke Howard)于1803年制定的分类法为基础,按云的形状、组成、形成原因等把云分为十大云属。而这十大云属则可按其云底高度把它们划入三个云族:高云族、中云族、低云族。另一种分法则将积雨云从低云族中分出,称为直展云族。这里使用的云底高度仅适用于中纬度地区。(除英美等国外,世气组织与各国一般采用国际单位制。)
一、高云族
高云形成于6000m以上高空,对流层较冷的部份。分三属,都是卷云类的。在这高度的水都会凝固结晶,所以这族的云都是由冰晶体所组成的。高云一般呈纤维状,薄薄的并多数会透明。
●卷云(Ci,Cirrus)
云类和高度比
具有丝缕状结构,柔丝般光泽,分离散乱的云。云体通常白色无暗影,呈丝条状、羽毛状、马尾状、钩状、团簇状、片状、砧状等。卷云见晕的机会比较少,即使出现,晕也不完整。我国北方和西部高原地区,冬季卷云有时会下零星的雪。日出之前,日落以后,在阳光反射下,卷云常呈鲜明的黄色或橙色。我国北方和西部高原地区严寒季节,有时会遇见一种高度不高的云,外形似层积云,但却具有丝缕结构、柔丝般光泽的特征,有时还有晕,此应记为卷云。如无卷云特征,则应记为层积云。卷云又分成4类:
① 毛卷云(Ci fil):纤细分散的云,呈丝条、羽毛、马尾状。有时即使聚合成较长并具一定宽度的丝条,但整个丝缕结构和柔丝般的光泽仍十分明显。
②密卷云(Ci dens):较厚的、成片的卷云,中部有时有暗影,但边缘部分卷云的特征仍很明显。
③ 钩卷云(Ci unc):形状好像逗点符号,云丝向上的一头有小簇或小钩。
④伪卷云(Ci not):由鬃积雨云顶部脱离母体而成。云体较大而厚密,有时似砧状。
●卷积云(Cc,Cirrocumulus)
卷积云
似鳞片或球状细小云块组成的云片或云层,常排列成行或成群,很象轻风吹过水面所引起的小波纹。白色无暗影,有柔丝般光泽。卷积云可由卷云、卷层云演变而成。有时高积云也可演变为卷积云。整层高积云的边缘,有时有小的高积云块,形态和卷积云颇相似,但不要误认为卷积云。只有符合下列条件中的一个或以上的,才能算做卷积云。
①和卷云或卷层云之间有明显的联系。
② 从卷云或卷层云演变而成。
③确有卷云的柔丝泽和丝缕状特点。
●卷层云(Cs,Cirrostratus)
白色透明的云幕,日、月透过云幕时轮廓分明,地物有影,常有晕环。有时云的组织薄得几乎看不出来,只使天空呈乳白色;有时丝缕结构隐约可辨,好像乱丝一般。我国北方和西部高原地区,冬季卷层云可以有少量降雪。
厚的卷层云易与薄的高层云相混。如日月轮廓分明,地物有影或有晕,或有丝缕结构为卷层云;如只辨日、月位置,地物无影,也无晕,为高层云。卷层云又可分成2类:
卷层云
①薄幕卷层云(Cs nebu):均匀的云幕,有时薄得几乎看不见,只因有晕,才证明其存在;云幕较厚时,也看不出什么明显的结构,只是日月轮廓仍清楚可见,有晕,地物有影。
②毛卷层云(Cs fil):白色丝缕结构明显,云体厚薄不很均匀的卷层云。
二、中云族
中云于2500m至6000m的高空形成。它们是由过度冷冻的小水点组成。
●高积云(Ac,Altocumulus)
云(2张)
高积云的云块较小,轮廓分明,常呈扁圆形、瓦块状、鱼鳞片,或是水波状的密集云条。成群、成行、成波状排列。大多数云块的视宽度角在1-5°。有时可出现在两个或几个高度上。薄的云块呈白色,厚的云块呈暗灰色。在薄的高积云上,常有环绕日月的彩虹,或颜色为外红内蓝的华环。高积云都可与高层云、层积云、卷积云相互演变。高积云又可分成6类:
①透光高积云(Ac tra):云块的颜色从洁白到深灰都有,厚度变化也大,就是同一云层,各部分也可能有些差别。云层中个体明显,一般排列相当规则,但是各部分透明度是不同的。云缝中可见青天,即使没有云缝,云层薄的部分,也比较明亮。
②蔽光高积云(Ac op):连续的高积云层,至少大部分云层都没有什么间隙,云块深暗而不规则。因为云层的厚度厚,个体密集,几乎完全不透光,但是云底云块个体依然可以分辨得出。
③荚状高积云(Ac lent):高积云分散在天空,成椭圆形或豆荚状,轮廓分明,云块不断地变化着。
④积云性高积云(Ac cug):这种高积云由积雨云、浓积云延展而成。在初生成的阶段,类似蔽光高积云。
⑤絮状高积云(Ac flo):类似小块积云的团簇,没有底边,个体破碎如棉絮团,多呈白色。
⑥堡状高积云(Ac cast):垂直发展的积云形的云块,远看并列在一线上,有一共同的水平底边,顶部凸起明显,好像城堡。云块比堡状层积云小。
●高层云(As,Altostratus)
云(3张)
带有条纹或纤缕结构的云幕,有时较均匀,颜色灰白或灰色,有时微带蓝色。云层较薄部分,可以看到昏暗不清的日月轮廓,看去好像隔了一层毛玻璃。厚的高层云,则底部比较阴暗,看不到日月。由于云层厚度不一,各部分明暗程度也就不同,但是云底没有显著的起伏。高层云可降连续或间歇性的雨、雪。若有少数雨(雪)旛下垂时,云底的条纹结构仍可分辨。高层云常由卷层云变厚或雨层云变薄而成。有时也可由蔽光高积云演变而成。在我国南方有时积雨云上部或中部延展,也能形成高层云,但持续时间不长。高层云又可分成2类:
① 透光高层云(As tra):较薄而均匀的云层,呈灰白色。透过云层,日月轮廓模糊,好像隔了一层毛玻璃,地面物体没有影子。
②蔽光高层云(As op):云层较厚,且厚度变化较大。厚的部分隔着云层看不见日月;薄的部分比较明亮一些,还可以看出纤缕结构。呈灰色,有时微带蓝色。
三、低云族
低云是在2500m以下的大气中形成。当中包括浓密灰暗的层云、层积云(不连续的层云)和浓密灰暗兼带雨的雨层云。层云接地就被称为雾。
雨层云
●雨层云(Ns,Nimbostratus)厚而均匀的降水云层,完全遮蔽日月,呈暗灰色,布满全天,常有连续性降水。如因降水不及地在云底形成雨(雪)旛时,云底显得混乱,没有明确的界限。雨层云多数由高层云变成,有时也可由蔽光高积云、蔽光层积云演变而成。雨层云又可分成2类:
①雨层云(Ns):云体均匀成层,布满全天,完全遮蔽日、月,呈暗灰色,云底常伴有碎雨云,降连续性雨雪。
② 碎雨云(Fn):低而破碎的云,灰色或暗灰色。不断滋生,形状多变,移动快。最初是各自孤立分离的,后来可渐并合。常出现在降水时或降水前后的降水云层之下。
●层积云(Sc,Stratocumulus)
层积云
团块、薄片或条形云组成的云群或云层,常成行、成群或波状排列。云块个体都相当大,其视宽度角多数大于5°(相当于一臂距离处三指的视宽度)。云层有时满布全天,有时分布稀疏,常呈灰色、灰白色,常有若干部分比较阴暗。层积云有时可降雨、雪,通常量较小。层积云除直接生成外,也可由高积云、层云、雨层云演变而来,或由积云、积雨云扩展或平衍而成。层积云又可分成5类:
①透光层积云(Sc tra):云层厚度变化很大,云块之间有明显的缝隙;即使无缝隙,大部分云块边缘也比较明亮。
②蔽光层积云(Sc op):阴暗的大条形云轴或团块组成的连续云层,无缝隙,云层底部有明显的起伏。有时不一定满布全天。
③积云性层积云(Sc cug):由积云、积雨云因上面有稳定气层而扩展或云顶下塌平衍而成的层积云。多呈灰色条状,顶部常有积云特征。在傍晚,积云性层积云有时也可以不经过积云阶段直接形成。
④堡状层积云(Sc cast):垂直发展的积云形的云块,并列在一线上,有一个共同的底边,顶部凸起明显,远处看去好像城堡。
⑤荚状层积云(Sc lent):中间厚、边缘薄,形似豆荚、梭子状的云条。个体分明,分离散处。
●层云(St,Stratus)
低而均匀的云层,象雾,但不接地,呈灰色或灰白色。层云除直接生成外,也可由雾层缓慢抬升或由层积云演变而来。可降毛毛雨或米雪。层云又可分成2类:
① 层云(St):低而均匀的云层,像雾,但不接地,呈灰色或灰白色。
②碎层云(Fs):不规则的松散碎片,形状多变,呈灰色或灰白色。由层云分裂或由雾抬升而成。山地的碎层云早晚也可直接生成。
四、直展云族
直展云有非常强的上升气流,所以它们可以一直从底部长到更高处。带有大量降雨和雷暴的积雨云就可以从接近地面的高度开始,然后一直发展到75000尺的高空。在积雨云的底部,当下降中较冷的空气与上升中较暖的空气相遇就会形成像一个个小袋的乳状云。薄薄的幞状云则会在积雨云膨胀时于其顶部形成。
●积云(Cu,Cumulus)
垂直向上发展的、顶部呈圆弧形或圆拱形重叠凸起,而底部几乎是水平的云块。云体边界分明。如果积云和太阳处在相反的位置上,云的中部比隆起的边缘要明亮;反之,如果处在同一侧,云的中部显得黝黑但边缘带着鲜明的金黄色;如果光从旁边照映着积云,云体明暗就特别明显。积云是由气块上升、水汽凝结而成。积云又可分成3类:
① 淡积云(Cu hum):扁平的积云,垂直发展不盛,水平宽度大于垂直厚度。在阳光下呈白色,厚的云块中部有淡影,晴天常见。
②碎积云(Fc):破碎的不规则的积云块(片),个体不大,形状多变。
③ 浓积云(Cu cong):浓厚的积云,顶部呈重叠的圆弧形凸起,很象花椰菜;垂直发展旺盛时,个体臃肿、高耸,在阳光下边缘白而明亮。有时可产生阵性降水。
●积雨云(Cb,Cumulonimbus)
积雨云
云体浓厚庞大,垂直发展极盛,远看很象耸立的高山。云顶由冰晶组成,有白色毛丝般光泽的丝缕结构,常呈铁砧状或马鬃状。云底阴暗混乱,起伏明显,有时呈悬球状结构。积雨云常产生雷暴、阵雨(雪),或有雨(雪)旛下垂。有时产生飑或降冰雹。云底偶有龙卷产生。积雨云又可分成2类:
①秃积雨云(Cb calv):浓积云发展到鬃积雨云的过渡阶段,花椰菜形的轮廓渐渐变得模糊,顶部开始冻结,形成白色毛丝般的冰晶结构。秃积雨云存在的时间一般比较短。
②鬃积雨云(Cb cap):积雨云发展的成熟阶段,云顶有明显的白色毛丝般的冰晶结构,多呈马鬃状或砧状。
五、其他
凝结尾迹是指当喷射飞机在高空划过时所形成的细长而稀薄的云。
夜光云非常罕见,它形成于大气层的中间层,只能在高纬度地区看到。
编辑本段云与天气
天空的云2(15张)
民间早就认识到可以通过观云来预测天气变化。1802年,英国博物学家卢克·霍华德提出了著名的云的分类法,使观云测天气更加准确。霍华德将云分为三类:积云、层云和卷云。这三类云加上表示高度的词和表示降雨的词,产生了十种云的基本类型。根据这些云相,人们掌握了一些比较可靠的预测未来12个小时天气变化的经验。比如:绒毛状的积云如果分布非常分散,可表示为好天气,但是如果云块扩大或有新的发展,则意味着会突降暴雨。
最轻盈、站得最高的云,叫卷云。这种云很薄,阳光可以透过云层照到地面,房屋和树木的光与影依然很清晰。卷云丝丝缕缕地飘浮着,有时像一片白色的羽毛,有时像一缕洁白的绫纱。如果卷云成群成行地排列在空中,好像微风吹过水面引起的鳞波,这就成了卷积云。卷云和卷积云都很高,那里水分少,它们一般不会带来雨雪。还有一种像棉花团似的白云,叫积云。它们常在两千米左右的天空,一朵朵分散着,映着灿烂的阳光,云块四周散发出金黄的光辉。积云都在上午出现,午后最多,傍晚渐渐消散。在晴天,我们还会偶见一种高积云。高积云是成群的扁球状的云块,排列很匀称,云块间露出碧蓝的天幕,远远望去,就像草原上雪白的羊群。卷云、卷积云、积云和高积云,都是很美丽的。
天空的云3(20张)
当那连绵的雨雪将要来临的时候,卷云在聚集着,天空渐渐出现一层薄云,仿佛蒙上了白色的绸幕。这种云叫卷层云。卷层云慢慢地向前推进,天气就将转阴。接着,云层越来越低,越来越厚,隔了云看太阳或月亮,就像隔了一层毛玻璃,朦胧不清。这时卷层云已经改名换姓,该叫它高层云了。出现了高层云,往往在几个钟头内便要下雨或者下雪。最后,云压得更低,变得更厚,太阳和月亮都躲藏了起来,天空被暗灰色的云块密密层层地布满了。这种云叫雨层云。雨层云一形成,连绵不断的雨雪也就降临了。
夏天,雷雨到来之前,在天空先会看到淡积云。淡积云如果迅速地向上凸起,形成高大的云山,群峰争奇,耸入天顶,就发展成浓积云。当云顶由冰晶组成,有白色毛丝般光泽的丝缕结构,常呈铁砧状或马鬃状,就变成了积雨云。积雨云越长越高,云底慢慢变黑,云峰渐渐模糊,不一会,整座云山崩塌了,乌云弥漫了天空,顷刻间,雷声隆隆,电光闪闪,马上就会哗啦哗啦地下起暴雨,有时竟会带来冰雹或者龙卷风。
我们还可以根据云上的光彩现象,推测天气的情况。在太阳和月亮的周围,有时会出现一种美丽的七彩光圈,里层是红色的,外层是紫色的。这种光圈叫做晕。日晕和月晕常常产生在卷层云上,卷层云后面的大片高层云和雨层云,是大风雨的征兆。所以有“日晕三更雨,月晕午时风”的说法。说明出现卷层云,并且伴有晕,天气就会变坏。另有一种比晕小的彩色光环,叫做“华”。颜色的排列是里紫外红,跟晕刚好相反。日华和月华大多产生在高积云的边缘部分。华环由小变大,天气趋向晴好。华环由大变小,天气可能转为阴雨。夏天,雨过天晴,太阳对面的云幕上,常会挂上一条彩色的圆弧,这就是虹。人们常说:“东虹轰隆西虹雨。”意思是说,虹在东方,就有雷无雨;虹在西方,将有大雨。还有一种云彩常出现在清晨或傍晚。太阳照到天空,使云层变成红色,这种云彩叫做霞。朝霞在西,表明阴雨天气在向我们进袭;晚霞在东,表示最近几天里天气晴朗。所以有“朝霞不出门,晚霞行千里”的谚语。
编辑本段云与气候
云吸收从地面散发的热量,并将其反射回地面,这有助于使地球保温。但是云同时也将太阳光直接反射回太空,这样便有降温作用。哪种作用占上风取决于云的形状和位置。
在地球上的云多度
因为云反射和散射所有波段的电磁波,所以云的颜色成灰度色,云层比较薄时成白色,但是当它们变得太厚或浓密而使得阳光不能通过的话,它们可以看起来是灰色或黑色的。
从地面向上十几公里这层大气中,越靠近地面,温度越高,空气也越稠密;越往高空,温度越低,空气也越稀薄。
另一方面,江河湖海的水面,以及土壤和动、植物的水分,随时蒸发到空中变成水汽。水汽进入大气后,成云致雨,或凝聚为霜露,然后又返回地面,渗入土壤或流入江河湖海。以后又再蒸发(汽化),再凝结(凝华)下降。周而复始,循环不已。
水汽从蒸发表面进入低层大气后,这里的温度高,所容纳的水汽较多,如果这些湿热的空气被抬升,温度就会逐渐降低,到了一定高度,空气中的水汽就会达到饱和。如果空气继续被抬升,就会有多余的水汽析出。如果那里的温度高于0°C,则多余的水汽就凝结成小水滴;如果温度低于0°C,则多余的水汽就凝化为小冰晶。在这些小水滴和小冰晶逐渐增多并达到人眼能辨认的程度时,就是云了。
其它行星的云不一定会由水所组成,如金星的硫酸云。简写
编辑本段颜色
仙境
天空有各种不同颜色的云,有的洁白如絮,有的是乌黑一块,有的是灰蒙蒙一片,有的发出红色和紫色的光彩。这不同颜色的云究竟是怎么形成的呢?云的厚薄决定了颜色,我们所见到的各种云的厚薄相差很大,厚度可达七八公里,薄的只有几十米。有满布天空的层状云,孤立的积状云,以及波状云等许多种。很厚的层状云,或者积雨云,太阳和月亮的光线很难透射过来,看上去云体就很黑;稍微薄一点的层状云和波状云,看起来是灰色,特别是波状云,云块边缘部分,色彩更为灰白;很薄的云,光线容易透过,特别是由冰晶组成的薄云,云丝在阳光下显得特别明亮,带有丝状光泽,天空即使有这种层状云,地面物体在太阳和月亮光下仍会映出影子。有时云层薄得几乎看不出来,但只要发现在日月附近有一个或几个大光环,仍然可以断定有云,这种云叫做“薄幕卷层云”。孤立的积状云,因云层比较厚,向阳的一面,光线几乎全部反射出来,因而看来是白色的;而背光的一面以及它的底部,光线就不容易透射过来,看起来比较灰黑。日出和日落时,由于太阳光线是斜射过来的,穿过很厚的大气层,空气的分子、水汽和杂质,使得光线的短波部分大量散射,而红、橙色的长波部分,却散射得不多,因而照射到大气下层时,长波光特别是红光占着绝对的多数,这时不仅日出、日落方向的天空是红色的,就连被它照亮的云层底部和边缘也变成红色了。由于云的组成有的是水滴,有的是冰晶,有的是两者混杂在一起的,因而日月光线通过时,还会造成各种美丽的光环或彩虹。
天空是蓝色的,云却是白色的,这是为何?
人们是靠眼睛来感受世界的美好的,所以当外界的光线投射到眼睛的视网膜上,才能够看到这个世界。除了本身就会发光的物体,那些不会发光的物体,透过阳光的折射也能被我们看见。人类的眼睛中是有感知颜色的细胞的,如果没有这些细胞,那么看到的世界就是黑白的。一些人由于天生身体缺陷会失去感知颜色的能力,这也就是色盲。我们能够看到天空是蓝色的,云朵是白色的,是因为这是两种不同种类的散射。在光的散射中,散射光的波长可能会发生变化。对于天空来说,其中的颗粒波长比较小,当微粒限度比波长要小的时候,特定方向上的散射光强度和波长的四次方成反比。蓝色的波长是可见光中最短的,所以我们可以发现,蓝光是所有散射的可见光中光强最大的,这就形成了蓝色的天空。对于云朵来说,它的组成部分大多数都是水,汽水汽的限度比波长要大。云是由水蒸气冷却后形成小水滴和小冰晶,且是悬浮在上千米的高空中的,是一种半透明的状态,这两种介质都是分布不均匀的,所以会发生散射现象。如果没有大气的干扰,太阳看起来就是白色的,如果太阳斜射阳光,就要穿过更厚,密度更大的水汽,所以波长比较短的光大多数都背散射了。阳光在到达人眼时,红光占比最大,所以大家看到太阳是偏红的。当微粒的直径与波长相同时会发烧,米氏散射散射强度,和波长形成二次方反比。当阳光穿过云层时,各种色光散射强度差距不是很大,所以云看起来就是白色的,但是当云层比较厚的时候,阳光几乎不能照射下来,这个时候云就会变成灰色。
天空出现彩色的云是怎么回事
天空出现彩云是光线现象。彩云即彩霞,彩霞是指彩色的云霞,类似于彩虹在早晚发生的一种光线现象。根据瑞利散射定律,太阳光谱中的波长较短的紫、蓝、青等颜色的光最容易散射出来。而波长较长的红、橙、黄等颜色的光透射能力很强。因此晴朗的天空总是呈蔚蓝色。 天空出现彩云是光线现象。彩云即彩霞,彩霞是指彩色的云霞,类似于彩虹的、在早晚发生的一种光线现象。根据瑞利散射定律,太阳光谱中的波长较短的紫、蓝、青等颜色的光最容易散射出来。 而波长较长的 红、橙、黄等颜色的光透射能力很强。因此,我们看到晴朗的天空总是呈蔚蓝色,而地平线上空的光线只 剩波长较长的黄、橙、红光了。这些光线经空气分子和水汽等杂质的散射后,那里的天空就带上了绚丽的色彩。