互动科普

空气中含有大量的水蒸气，要使空气中的水蒸气凝结为肉眼可见的液态水，最有效的方法就是降温。在一定的气压下，当温度降低到一个特定值时，水蒸气就会凝结成小水滴，这个温度就被称为露点温度（简称露点，也就是相对湿度达到100%时的温度）。

在通常情况下，气温都比露点高。一个干气团（水蒸气未达到饱和的气团）从地面开始上升的过程，可以看作是一个绝热上升过程。上升时，随着气压降低，气团发生膨胀，温度就会下降。另一方面，随着海拔高度的增加，露点也会下降。不过在近地面几千米的高度范围内，气团绝热上升时温度下降的速度（称为干绝热直减率，约为9.8℃/千米）比露点下降的速度（约为1.8℃/千米）更快，所以到了某一个高度，气团的温度就会下降到与露点相同。这个高度被称为抬升凝结高度（Lifting Condensation Level，简称LCL），在这个高度上，气团中的水蒸气达到饱和，就会开始凝结为水滴，这样云就形成了。

因为LCL在局地是一个比较平整的高度层，而水蒸气的凝结是以LCL为底界，所以云就形成了较为平整的下界。这就是为什么云的底部是平的。

当然，云不会只停留在LCL的高度上，在周围热空气的托举下云会继续上升，同时由于周围干燥空气的混入（被称为“夹卷混合”），使得云的底面会出现一些不平整。另外，如果云层中含水量非常高的话，水滴会变大变重，集中在云底，云就会形成破碎、混乱的样子。比如雨层云的云底和积雨云的云底都是十分混乱的。

图. 抬升凝结高度（LCL）示意图。图/美国气象学会

（本文发表于《科学世界》2015年第10期）