什麼原因使白雲看起來是白的,又是什麼原因使烏雲看起來是昏暗的?

時間 2021-05-30 15:16:09

1樓:

首先看看雲是什麼:水分子聚集在空氣中的微塵(凝結核)周圍,組成水滴或冰晶,遠望就是雲。白雲和烏雲,其組成物質是一樣的。

雲裡面如果沒有微塵,我覺得不可能會變黑。就像一游泳池的水,並不會因為水滴的大小而變得不透明。(很多知乎回答者以水滴的大小造成的光線影響來解釋這個問題,我認為不科學)

決定雲黑白的兩個原因:

1.Sunny的照射角度:常常同一朵雲受光面白,背光面黑。其遵循的規律和乙個石膏球是一樣的。這正說明雲裡有不透光的物質。反之,如果是水晶球,光是會透過去的。

2.雲的厚薄:厚的雲,微塵多,光線不容易穿透,顯示為黑灰色。

2樓:巧克力鍵盤

說簡單點,對照物的不同使雲層的顏色不同。當天空都是雲的時候,對照物就是成片的雲,這時雲層厚的地方太Sunny不能穿透,和周邊薄的地方比就是灰色,也就是烏雲。天氣晴的時候飄著的朵朵白雲,其實那種雲層很薄,很容易就被Sunny穿透,再加上對照物是藍天(沒霾的時候),所以就是白雲朵朵啦!

3樓:方想

以下蒐集自網際網路

雲層厚度難以解釋白雲突然變黑的問題

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,

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云情的變化,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,使空氣濕度越來越大;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;雨後空氣的濕度變小,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乙個常數,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公尺級,烏雲雲團中的水滴是屬於亞公釐級(即100微公尺),那麼白雲的亮度就應當是烏雲的100倍

4樓:老雞蛋

從地面觀察時,雲底的亮度和雲的厚度以及雲的粒子濃度有關,此二者決定了雲的光學厚度。一束光線在離開雲的過程中可能接觸到0個,1個或者多個雲粒子,雲的光學厚度越大,入射光線衰減(包含了粒子對光的吸收和散射)得越多,亮度越暗。

下圖所示的雲,上下表面間的光學厚度依次增加,從地面觀察,底部的顏色依次變暗。

卷雲Cirrus

層雲Stratus

積雲Cumulus

積雨雲Cumulonimbus

雲的光學厚度與其幾何厚度成正比,上述4種雲的幾何厚度也是依次增加的。單位厚度的光的衰減量與粒子的幾何形狀以及濃度有關。下表是大氣中各種粒子的含量分布:

可見光波長為350nm至780nm,從下圖可以看出,公尺氏散射更適用於雲粒子,而瑞利散射則更適用於更小的氣溶膠粒子。

簡化的瑞利散射的相位方程如下:

可以看出其反比於波長的4次方,這也就是為什麼天空是藍色的,而日出日落時太陽周圍的天空是橘紅色的。其中的是入射光線和出射光線間的夾角。下圖採用Optics of a water drop提供的MiePlot 生成,描述了650nm波長的光線在大小為20nm的粒子上發生折射時出射光強與間的關係:

然而,瑞利散射模型對描述雲的顏色並沒有太多的卵用,我們還是看看公尺氏散射吧:

公尺氏散射的相位函式及其複雜,而且高度依賴於粒子的大小,下圖中從左上角順時針開始分別描述了650nm波長光線在大小為1、2、20、5粒子上發生折射時的出射光強與間的關係。粒子大小的細微變化都導致了曲線的劇烈變化。

為了簡單起見,我們用所有粒子平均的相位函式來代替每個粒子的依次計算。一般雲粒子大小的分布服從伽馬分布,假設一朵雲的粒子大小概率密度函式如下:

橫軸單位是微公尺。取50等分後平均得到該雲的公尺氏散射相位函式影象如下:

橫軸對應了0到180度,縱軸是出射光強。注意到縱軸是對數化後線性的。其實90%的散射都是前向散射(圖中的圈1部分),且集中在10°的範圍內。於是造成了這兩種現象:

強烈的前向散射:

雲的金邊:

光線經云粒子散射後90%的能量都集中在10°內,雲的其他部分應該很暗才對,但為什麼我們依然能看到白色的雲呢?因為環境光:天空的光和地面水面冰面的反射光。

較為平坦且較寬的圈2部分造成了雲的偽鏡面反射的效果:

圈3和圈4顯示了在150°附近和180°附近有兩個小突起,因能量較低不太容易觀察到,它們對應了霧虹(fogbow)和glory現象。

霧虹:Glory(中間是飛機的影子):

霧虹和Glory是由於光的後向散射產生的現象,和日暈是不同的。

好了,扯了一堆文不對題的東西終於扯完了。我想說的就是雲的亮度和其光學厚度有關。而光學厚度又與其幾何厚度以及單位厚度的衰減率有關。

後者取決於粒子的形狀,大小,含量等,觀察角度的不同也會影響雲體的亮度和顏色。

5樓:

人所感覺到的白-灰-黑,其實是光線強度的變化。太Sunny照射雲上,光線在大量細小的水滴或冰晶的表面反射,在巨集觀上出現散射,同時一部分光會被介質吸收。當雲很薄的時候,大量光線都都透過了,只有少量被散射到各個方向,地面上觀察者看到的雲就淡。

當雲比較大的時候,大量的光線都被散射,地面上人看到的就是很白的雲。如果出現夏季積雨雲那種很厚的雲,進入雲底部的光線很少,看起來就很灰暗。在夏天觀察一塊比較大的雲,就能明顯的看到,其正對太陽的部分很白很亮,另外一端就比較暗。

我的臉看起來很奇怪是因為齙牙還是什麼原因

何照華 嘴突分為骨性和牙性兩種,可以先去拍個口腔全景片,確定是什麼原因引起的嘴突。完美下巴的比例應該是下巴尖正好位於鼻尖及上下唇連線的延長線上,若下巴尖位於此線後面較大距離就屬於小頦,相反則屬於前突。從圖上看,你的下巴位於延長線的後面,所以屬於輕度短下巴。可以選擇下頦前移整形,採用一字型截骨,將下頦...

臉上看起來冷冷的不好相處是種什麼體驗?

Elaine 會成為一張網篩掉很多人 沒有人敢主動接近但只有那些被這層網篩過去留下來願意進一步了解你的才是值得你踏出第一步,注意踏出第一步去和他相處的人因為之後還有很多網會把你身邊的人不斷的篩掉每篩一遍都會成長一點所以不要第一步就把所有都交出去不然沒篩一遍就痛一遍 狄明 有時候自己對自己的了解和表現...

為什麼高速公路看起來永遠是彎的?

同一種調調JT 不是的,你要是開過長途就知道,路況太好真的會開的睡著的,如果是一條直道到底,天知道開車的人會多無聊。另外,你要知道大自然的偉力,很多時候受地形 製造成本影響,選擇最經濟的路線,也做不到直線。最後,不知道你發現沒有,高速公路沒有大彎道,大多數地方都是120速度都能過,沒有急彎,不需要你...