我們周圍的空氣中或多或少都含有水蒸氣，即水汽。我們把含有水汽的空氣稱為濕空氣。在一定的溫度和壓力條件下，空氣中所含水汽達到最大限度時，空氣濕度就處于飽和狀態。當空氣濕度從不飽和狀態達到飽和狀態時，其中的氣態分子會凝結成液態粒子或者凝華成固態粒子。這些液態粒子（如小水滴、過冷水滴）和固態粒子（如冰晶）或它們的混合物聚集在一起，懸浮在空中，就是我們見到的云。

如何讓空氣中的水蒸氣達到飽和變成云呢？一般來說，有兩個途徑：一是增濕，即增加空氣中的水汽含量；二是降溫，大自然中的云霧主要是通過降溫過程形成的。在這個過程中，還必須有大量氣溶膠粒子充當云凝結核，因為單純依靠水汽自身凝結或凝華很難形成云。因此，充足的水汽、降溫和大量的云凝結核是云（霧）生成的必要條件。

不過，有了云并不意味著一定會出現降水，自然界中九成以上的云不會產生降水。如果想讓云中的水汽轉化為降水落到地面，必須讓云滴或冰晶持續長大成為雨滴、雪花、霰或冰雹等較大的降水粒子。

什么是云滴呢？氣象學上，通常把半徑小于100微米的水滴稱為云滴，把半徑大于100微米的水滴稱為雨滴。 典型云滴的半徑約為10微米，比一根頭發絲的半徑還小；典型雨滴的半徑約為1000 微米，是云滴的100 倍左右。因此，大約100萬個云滴聚集在一起，才能形成1個典型的雨滴。

云滴如何在較短的時間內長成一個雨滴落到地面呢？其中涉及非常復雜的物理過程。在人工影響天氣領域，我們將自然界的云按照云內溫度的不同分為冷云、暖云和混合云。所謂冷云，就是云內溫度全部在0℃以下的云，這種云主要由冰晶和過冷水滴組成。所謂暖云，就是云內溫度全部在0℃以上的云，這種云主要由小水滴組成。如果云內既有高于0℃的區域，也有低于0℃的區域，這種云就是混合云，混合云中既有冰晶和過冷水滴，也有很多小水滴。

暖云中雖然只有小水滴，但這些水滴大小不一、分布不均，在重力、空氣浮力和阻力的共同作用下，大水滴下落的速度往往比小水滴下落的速度快。這些速度較快的大水滴在下落過程中會與速度較慢的小水滴發生碰撞與并合，即碰并，從而使得大水滴進一步增大，下落速度也隨之加快，進而增加了它們的碰并機會和生長速度。

研究人員發現，如果云中存在半徑大于25微米的小水滴，很容易誘發上述的重力碰并過程，形成初始的雨滴。由于大雨滴的下落末速度比云滴快，在雨滴下落的過程中可以把附近的云滴全部碰并進去，使雨滴增大；而且，雨滴越大，單位時間內碰并的云滴越多，其增大的速度也更快。

在雨滴碰撞的過程中，除了并合，還有可能發生破碎，變成多個較小的水滴。特別是當雨滴增大到一定尺度后，即使沒有碰到其他水滴，也會因空氣的阻力發生形變，并在變形到一定階段后破碎成較小的雨滴。這些新生水滴會繼續引發碰并機制，進而形成更多的雨滴。上述過程被稱為雨滴的“繁生”。在“碰并” 和“繁生” 的共同作用下，暖云會在很短的時間內產生降水。

（文內配圖均已獲得圖蟲創意授權)

本文節選自《百科知識》2025.6A

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