天空中的云是如何形成的?
彩云追月
可以由云的高度判斷風(fēng)的方向,這與地面的風(fēng)向不同,你還可以了解到不同種類的云。
材料:鏡子;紙;鉛筆;圓規(guī);膠帶;下頁(yè)中云的類型示意圖;松散棉花——任選;深藍(lán)或黑紙;膠水。
步驟:
1.在一張紙片上剪一個(gè)圓圈,在主要的方向上做出標(biāo)記(如東西南北),將此紙片粘在鏡子上而使鏡面填滿剪去的那個(gè)空間。
2.把圓圈放在水平地面上,使它的N指向北,觀察鏡面,順著云走的方向,跟著它一直穿過鏡面的邊緣。這樣,以云開始的方向到消失的方向可以看出云移動(dòng)的方向。舉個(gè)例子:如果云向東運(yùn)動(dòng),則其從西邊來,在高空中云移動(dòng)的方向與低空中的云一樣嗎?(可使用一個(gè)風(fēng)向標(biāo)去測(cè)量地面的風(fēng)向)為什么風(fēng)的方向可能與之不一樣?為什么高空中云的移動(dòng)對(duì)天氣預(yù)報(bào)十分重要?
3.對(duì)照下頁(yè)中云的圖示去分辨空中云的種類,看看云都像什么?屬于什么種類,它們的名字差不多嗎?它們將帶來什么樣的天氣?空中有不同種類的云嗎?你可以看見多少云呢(不是種類)?觀察一朵云,看看它是怎么移動(dòng)和改變的,在你腦海里想象一下天空,閉上眼睛,過會(huì)兒睜眼,看看天空是怎樣變化的。
4.擴(kuò)展活動(dòng):用膠水和棉花做一個(gè)天空的圖案,盡量多做不同種類的云,注意一下使各種云不同的原因(如厚度,構(gòu)成等),有些云需要大量的棉花,有的則只要幾縷就夠了。
話題:天氣情況 大氣 分類
高空中的風(fēng)使云運(yùn)動(dòng)并帶來天氣變化,因此,這些風(fēng)的方向就顯得十分重要。高空風(fēng)向與近地面風(fēng)向不一定相同。地面的風(fēng)變化很快,且比較小,因?yàn)橛猩?,樹木及建筑物和其他障礙的阻擋,在高空,風(fēng)可能有一定的方向和一定的速度,剛才的鏡子已顯示了方向,而高空氣球可以測(cè)定高空的風(fēng)向。
云可以由其形狀或高度來區(qū)分不同種類,兩種基本類型是層云和堆積云,有時(shí)雨云也被包括在基本類型里,某些前輟可用在單詞前來給云的區(qū)分作一個(gè)更精確的描述,如卷云,指的是高空云,指在6公里以上高空,云中包括一些水冰晶。在中等高度,2—6公里,云叫次高層云。再往下就是層云、堆積云了。在10公里以上的高空,云十分少見,如果在天空中有不同種類的云,那些移動(dòng)較快的往往是在低處。
教你一招
云的成因
人們對(duì)云并不陌生,晴朗天空里那白白的,和陰雨天那烏黑的都稱作云。它們讓天空變化莫測(cè)。人們常常看到天空有時(shí)碧空無(wú)云,有時(shí)白云朵朵,有時(shí)又是烏云密布。為什么天上有時(shí)有云,有時(shí)又沒有云呢?云究竟是怎樣形成的呢?它又是由有什么組成的?漂浮在天空中的云彩是由許多細(xì)小的水滴或冰晶組成的,有的是由小水滴或小冰晶混合在一起組成的。有時(shí)也包含一些較大的雨滴及冰、雪粒,云的底部不接觸地面,并有一定厚度。
云的形成主要是由水汽凝結(jié)造成的。
從地面向上十幾公里這層大氣中,越靠近地面,溫度越高,空氣也越稠密;越往高空,溫度越低,空氣也越稀薄。
另一方面,江河湖海的水面,以及土壤和動(dòng)、植物的水分,隨時(shí)蒸發(fā)到空中變成水汽。水汽進(jìn)入大氣后,成云致雨,或凝聚為霜露,然后又返回地面,滲入土壤或流入江河湖海。以后又再蒸發(fā)(汽化),再凝結(jié)(凝華)下降。周而復(fù)始,循環(huán)不已。
水汽從蒸發(fā)表面進(jìn)入低層大氣后,這里的溫度高,所容納的水汽較多,如果這些濕熱的空氣被抬升,溫度就會(huì)逐漸降低,到了一定高度,空氣中的水汽就會(huì)達(dá)到飽和。如果空氣繼續(xù)被抬升,就會(huì)有多余的水汽析出。如果那里的溫度高于0°C,則多余的水汽就凝結(jié)成小水滴;如果溫度低于0°C,則多余的水汽就凝化為小冰晶。在這些小水滴和小冰晶逐漸增多并達(dá)到人眼能辨認(rèn)的程度時(shí),就是云了。云的形成過程是空氣中的水汽經(jīng)由各種原因達(dá)到飽和或過飽和狀態(tài)而發(fā)生凝結(jié)的過程。使空氣中水汽達(dá)到飽和是形成云的一個(gè)必要條件,其主要方式有:
(1)水汽含量不變,空氣降溫冷卻;
(2)溫度不變,增加水汽含量;
(3)既增加水汽含量,又降低溫度。
但對(duì)云的形成來說,降溫過程是最主要的過程。而降溫冷卻過程中又以上升運(yùn)動(dòng)而引起的降溫冷卻作用最為普遍。
云形成的分類
云形成于當(dāng)潮濕空氣上升并遇冷時(shí)的區(qū)域。這可能發(fā)生在:
鋒面云——鋒面上暖氣團(tuán)抬升成云時(shí);
地形云——當(dāng)空氣沿著正地形上升時(shí);
平流云——當(dāng)氣團(tuán)經(jīng)過一個(gè)較冷的下墊面時(shí)(例如:一個(gè)冷的水體);
對(duì)流云——因?yàn)榭諝鈱?duì)流運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的云時(shí);
氣旋云——因?yàn)闅庑行臍饬魃仙a(chǎn)生的云時(shí)。
云的形態(tài)分類
簡(jiǎn)單來說,云主要有三種形態(tài):一大團(tuán)的積云、一大片的層云和纖維狀的卷云。
而科學(xué)上云的分類最早是由法國(guó)博物學(xué)家尚·拉馬克(Jean Lamarck)于1801年提出的。1929年,國(guó)際氣象組織以英國(guó)科學(xué)家路克·何華特(LukeHoward)于1803年制定的分類法為基礎(chǔ),按云的形狀、組成、形成原因等把云分為十大云屬。而這十大云屬則可按其云底高度把它們劃入三個(gè)云族:高云族、中云族、低云族。另一種分法則將積云與積雨云從低云族中分出,稱為直展云族。這里使用的云底高度僅適用于中緯度地區(qū)。(除英美等國(guó)外,世氣組織與各國(guó)一般采用國(guó)際單位制。)
高云族:
高云形成于6000米以上高空,對(duì)流層較冷的部份,分三屬,都是卷云類的。在這高度的水都會(huì)凝固結(jié)晶,所以這族的云都是由冰晶體所組成的。高云一般呈纖維狀,薄薄的并多數(shù)會(huì)透明。
卷云:云體具有纖維狀結(jié)構(gòu),色白無(wú)影且有光澤,日出前及日落后帶黃色或紅色,云層較厚,時(shí)為灰白色。卷云又分成4類:毛卷云——云絲分散,纖維結(jié)構(gòu)明晰,狀如亂絲、羽毛、尾等;密卷云——云絲密集、聚合成片;鉤卷云——云絲平行排列,頂端有小鉤成小團(tuán),類似逗號(hào);偽卷云——已脫離母體之積雨云頂部冰晶部分,云體大而濃密,經(jīng)常呈鐵砧狀。
卷層云(Cs,Cirrostratus):云體均勾成層、透明或乳白色,透過云層日、月輪廓清晰可見,地物有影,常有暈。卷層云又可分成2類:均卷層云——云幕薄而均勻,看不出明顯的結(jié)構(gòu);毛卷層云——云幕的厚度不均勻,絲狀纖維組織明顯。
卷積云(Cc,Cirrocumulus):云塊很小,呈白色細(xì)鱗、片狀,常成行或成群,排列整齊,似微風(fēng)吹過水面所引起的小波紋。卷積云只有1類。
中云族:
中云于2500—6000米的高空形成。它們是由過度冷凍的小水點(diǎn)組成。
高層云(As,Altostratus):云體均勻成層,呈灰白色或灰色,布滿全天。高層云又可分成2類:
透光高層云:云層較薄,厚度均勻,呈灰白色,日、月被掩輪廓模糊,似隔一層毛玻璃。
蔽光高層云:云層較厚,足灰色,底部可見明暗相間的條紋結(jié)構(gòu),日、月被掩,不見其輪廓。
高積云(Ac,Altocumulus):云塊較小,輪廓分明。薄云塊呈白色,能見日、月輪廓;厚云塊呈灰暗色,日、月輪廓不辨。呈扁圓形、瓦塊狀、魚鱗或水波狀的密集云條。成群、成行、成波狀沿一個(gè)或兩個(gè)方向整齊排列。高積云又可分成6類:
透光高積云:云塊較薄,個(gè)體分離、排列整齊,云縫處可見藍(lán)天;即使無(wú)縫隙,云層薄的部分,也比較明亮。
蔽光高積云:云塊較厚,排列密集,云塊間無(wú)縫隙,日、月位置不辨。
莢狀高積云:云塊呈白色,中間厚,邊緣薄,輪廓分明,孤立分散,形如豆莢或呈檸檬狀。
堡狀高積云:云塊底部平坦,頂部突起成若干小云塔,類似遠(yuǎn)望的城堡。
絮狀高積云:云塊邊緣破碎,很象破碎的棉絮團(tuán)。
積云性高積云:云塊大小不一,呈灰白色,外形略有積云特性,由衰退的濃積云或積雨云擴(kuò)展而成。
低云族:
包括層積云、層云、雨層云、積云、積雨云五屬(類),其中層積云、層云、雨層云由水滴組成,云底高度通常在2,500米以下。大部分低云都可能下雨,雨層云還常有連續(xù)性雨、雪。而積云、積雨云由水滴、過冷水滴、冰晶混合組成,云底高度一般也常在2,500米以下,但云頂很高。積雨云多下雷陣雨,有時(shí)伴有狂風(fēng)、冰雹。
層積云(Sc,Stratocumulus):云塊一般較大,其薄厚或形狀有很大差異,常呈灰臼色或灰色,結(jié)構(gòu)較松散。薄云塊可辨出日、月位置;厚云塊則較陰暗。有時(shí)零星散布,大多成群、成行、成波狀沿一個(gè)或兩個(gè)方向整齊排列。層積云又可分成5類:
透光層積云:云塊較薄,呈灰白色,排列整齊,縫隙處可以看見藍(lán)天,即使無(wú)縫隙,云塊邊緣也較明亮。
蔽光層積云:云塊較厚;顯暗灰色,云塊間無(wú)縫隙,常密集成層,布滿全天,底部有明顯的波狀起伏。
積云性層積云:云塊大小不一,呈灰白或暗灰色條狀,頂部有積云特征,由衰退的積云或積雨云展平而成。
莢狀層積云:云體扁平,常由傍晚地面四散的受熱空氣上升而直接形成。
堡狀層積云:云塊頂部突起,云底連在一條水平線上,類似遠(yuǎn)處城堡。
層云(St,Stratus):云體均勾成層,呈灰色,似霧,但不與地接,常籠罩山腰。層云又可分成2類:
層云:云體均勾成層,呈灰色,似霧,但不與地接,?;\罩山腰。
碎層云:由層云分裂或濃霧抬升而形成的支離破碎的層云小片。
雨層云(Ns,Nimbostratus)云體均勻成層,布滿全天,完全遮蔽日、月,呈暗灰色,云底常伴有碎雨云,降連續(xù)性雨雪。雨層云又可分成2類:
雨層云:云體均勻成層,布滿全天,完全遮蔽日、月,呈暗灰色,云底常伴有碎雨云,降連續(xù)性雨雪。
碎雨云:云體低而破碎,形狀多變,呈灰色或暗灰色,常出現(xiàn)在雨層云、積雨云及蔽光高層云下,系降水物蒸發(fā),空氣濕度增大凝結(jié)而形成。
直展云族:
直展云有非常強(qiáng)的上升氣流,所以它們可以一直從底部長(zhǎng)到更高處。帶有大量降雨和雷暴的積雨云就可以從接近地面的高度開始,然后一直發(fā)展到七萬(wàn)五千尺的高空。在積雨云的底部,當(dāng)下降中較冷的空氣與上升中較暖的空氣相遇就會(huì)形成像一個(gè)個(gè)小袋的乳狀云。薄薄的幞狀云則會(huì)在積雨云膨脹時(shí)于其頂部形成。
積云(Cu,Cumulus):個(gè)體明顯,底部較平,頂部凸起,云塊之間多不相連,云體受光部分潔白光亮,云底較暗。積云又可分成3類:
①淡積云:個(gè)體不大,輪廓清晰,底部平坦,頂部呈圓弧形凸起,狀如饅頭,其厚度小于水平寬度。
②濃積云:個(gè)體高大,輪廓清晰,底部平而暗,頂部圓弧狀重疊,似花椰菜,其厚度超過水平寬度。
③碎積云:個(gè)體小,輪廓不完整,形狀多變,多為白色碎塊,系破碎或初生積云。
積雨云(Cb,Cumulonimbus):云濃而厚,云體龐大如高聳的山岳,頂部開始凍結(jié),輪廓模糊,有纖維結(jié)構(gòu),底部十分陰暗,常有雨幡及碎雨云。積雨云又可分成2類:
①禿積雨云:云頂開始凍結(jié),圓弧形重疊,輪廓模糊,但尚未向外展。
②鬃積雨云:云頂有白色絲狀纖維結(jié)構(gòu),并擴(kuò)展成為馬鬃狀或鐵砧狀,云底陰暗混亂。
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