第210期自然4分钟浏览 81
发布 · 杂学书库 别馆
雨云为什么比白云看起来更暗?
同样由水滴组成的云,厚度改变了它的颜色
白色的积云和饱含雨水的灰色云,其实是由同样的材料构成的。两者都是由非常小的水滴或冰晶聚集而成的团块。它们颜色看起来不同,是因为云有多厚,以及我们看的是云的哪一面,会让阳光以不同方式到达我们眼中。
白色是所有光混合的颜色
阳光中混合着从红到紫的多种颜色。云中的水滴直径大约在0.01毫米上下,比可见光的波长大得多。这么大的颗粒会把各种颜色的光几乎同等地散射开,均匀混合的光在我们眼中就呈现白色。
晴朗的天空呈蓝色则正好相反。空气分子比光的波长小得多,所以它们散射蓝光比散射其他颜色更强。正因如此,白云才会在蓝天的映衬下显得格外清晰。
越厚,底部越暗
雨云通常厚达几千米,水滴也非常密集。阳光在云中碰到水滴后不断改变方向,这样的过程重复无数次,其中很多光从上方或侧面跑了出去。能到达我们从地面仰望的云底的光很少,所以云看起来是灰色甚至墨色。下雨之前,云底附近的水滴会变大,吸收的光反而比散射的更多。
从飞机上俯视同一片雨云,它的顶部却是耀眼的白色。云的颜色并没有改变,区别只在于你是从阳光射入的一侧看,还是从相反的一侧看。
灰色的云一定会下雨吗?
深灰色的云说明聚集了大量的水,所以常常会带来降雨。但并非总是如此。当周围的天空或白云非常明亮时,前面的云会显得比实际更暗;薄云后面透出天空时,也可能看起来灰蒙蒙的。反过来,即使是很厚的云,如果水滴没有长到雨滴那么大,也不会下雨。
云的名字也反映了这些观察。1803年,英国的卢克·霍华德在给云分类时,为会降雨的云取了拉丁语名nimbus,如今仍在使用的雨层云(nimbostratus)和积雨云(cumulonimbus)这两个名字就由此而来。除了看云的颜色,再看看云底是否又低又宽广,就更容易判断是否要下雨。
决定云的颜色的不是材料,而是厚度和观看的方向;深灰色是聚集了大量水的信号。
整理与参考笔记 · 英国气象局、香港天文台、美国NOAA关于云的颜色的解说. 水滴均匀散射各种颜色,所以云是白色;厚云底部难以照到光,因而呈灰色。明亮背景的对比也会让云显得更暗,灰色的云并不总意味着下雨。
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