什么是不同類型的云，它們是如何形成的？
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云與地球上的溫度調節密切相關。(圖片來源:uux.cn/Roberto Machado Noa/NASA via Getty Images)
（神秘的何形地球uux.cn）據美國太空網（斯蒂芬妮·沃爾德克）：在地球上的大多數地方，云是同類日常生活中如此常見的一部分，以至于人們很容易忘記它們——除非它們即將降臨到你身上或破壞你完美計劃的云們天文攝影鏡頭！
但根據美國宇航局的何形說法，云與地球上的同類溫度調節有著重要的聯系，它反射一些太陽能量來保持我們涼爽，云們并捕獲一些能量來保持我們溫暖。何形
此外，同類云也是云們即將到來的天氣的征兆。
什么是何形云？
云是“懸浮在行星(如地球)或月球的大氣中的可見的大量冷凝蒸汽顆粒(如水或冰)。”根據韋氏詞典的同類說法
地球上的云主要是由水組成的，你會發現它們從地面一直到高達47到53英里(76到85公里)的云們高度都是霧，在那里你會發現罕見的何形夜光云。然而，大多數云存在于43，000英尺(13，100米)以下。
在地球上，云是降雨的原因，當云中的水滴變得太重時，它們會以雨或雪等降水的形式落回地表。
云是如何形成的？
云在我們星球的可居住性方面起著至關重要的作用。(圖片鳴謝:uux.cn/abdelhakim titous/500 px via Getty Images)
云的形成需要成分和條件的正確組合。地球的大氣層中總是有水，所以不僅僅是水的存在創造了云。
根據NOAA的說法，水分子需要附著一些東西才能凝結——這些物體就是云凝結核。云凝結核可以是各種各樣的東西，從野火煙霧到海洋噴霧到風吹灰塵，但關鍵是它們必須非常小，大約1微米(千分之一毫米)大小，并且具有吸濕性(它們吸收水分)。一旦水凝結在原子核上，整個云滴通常比原子核大100倍。
溫度和露點也在云的形成中起作用。空氣必須達到100%的相對濕度(當溫度和露點相同時)才能發生冷凝。因為大氣中的空氣總是在運動，這些標準總是在變化，這就是為什么云可以出現和消失得如此之快。
云有哪些不同的類型？
云分類的全球標準是世界氣象組織的國際云圖，它列出了10種主要的云類型。
有時你會聽說四種主要類型的云，這指的是工業化學家盧克·霍華德在他1803年的“云的變化論”中建立的分類霍華德實際上命名了三種主要類型——卷云、積云和層云——第四種特殊類型叫做雨云。
國際云圖擴展了這一原始分類系統，包括以下10種云類型。
高層云
卷云:成塊或成帶的縷縷白云卷積云:斑駁的白云卷層云:由非常薄的白色云組成的透明面紗
中層云
高積云:分成卷狀的白色或灰色塊狀云高層云:灰色或藍色半透明的云幕雨層云:厚厚的灰色云層
低層云
積云:典型的白色蓬松云積雨云:高聳的雷雨云，像鐵砧一樣在頂部散開層積云:灰色或白色的片狀卷狀或圓形云層云:灰色半透明云層
也有其他類型的云，但它們是通常不屬于這個分類系統的特例。這些包括透鏡狀云(看起來像山上的不明飛行物)，乳房云(經常與積雨云相關的塊狀密集云)，以及尾跡(飛機產生的冷凝痕跡)。
業余攝影師Soumyadeep Mukherjee在印度加爾各答上空拍攝了一系列令人驚嘆的彩虹軌跡。軌跡是飛機造成的凝結痕跡。(圖片鳴謝:uux.cn/Soumyadeep Mukherjee)
其他星球有云嗎？
是啊！云不是地球獨有的。根據加州大學圣巴巴拉分校的說法，除了水星以外，所有的行星都有云——其中一些云確實含有水的痕跡，通常以冰晶的形式存在。讓地球上的云脫穎而出的是，它們幾乎完全由水構成，而來自其他星球的云通常由各種氣體組成。
我們鄰近星球上的云有著非常不同的成分。例如，在木星上，云主要由氨冰和硫氫化銨組成，而金星上的云是由硫酸組成的。
那么在我們的太陽系之外，已知一些系外行星有云。根據美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)的說法，這些云通常由硅酸鹽組成，硅酸鹽是構成地殼大部分的礦物質。本質上，這些云是由沙子構成的。
金星被云覆蓋的一面。(圖片鳴謝:uux.cn/JAXA)
云類型常見問題云的四種主要類型是什么？
四種主要的云是積云、卷云、層云和雨云。
有多少種類型的云？
世界氣象組織的《國際云圖》將四種主要類型的云分為10類。但是在這些分類之外還有很多特殊的云。
蓬松的云叫什么？
成群出現的白色蓬松的小云是積云。大的塔狀和砧狀蓬松云是積雨云，也稱為雷雨云。
專家云問答
詹姆斯·拉杜氣象學者
James LaDue是國家標準和技術研究所(NIST)工程實驗室的國家減少風暴影響項目(NWIRP)的代理主任；美國氣象學會(AMS)、美國土木工程師學會(ASCE)和國家氣象協會(NWA)的成員。
我們問了氣象學家James LaDue幾個關于云的常見問題，他是國家標準和技術研究所(NIST)工程實驗室國家減少風暴影響項目(NWIRP)的代理主任。
為什么有這么多不同類型的云？
這是一個最基本的問題，其答案很復雜。你有一個簡單的概念，云是從冷卻空氣包的溫度開始形成的，直到其中的水蒸氣凝結成到處存在的小顆粒(灰塵、鹽、生物制品)來形成水云。但接著補充說，如果大氣足夠冷，那么水蒸氣會以冰晶而不是液態云滴的形式沉積在粒子上。所以現在你有了看起來與液滴非常不同的冰晶云，因為當它們與更干燥的空氣混合時不會很快消失。冰晶云可能會持續存在，在那里單個的晶體慢慢地脫落，形成窗簾一樣的面紗，你會看到母馬的尾巴。
在所有的云當中，冷卻空氣的動作聽起來很簡單，但是有很多方法來完成這個動作。在夜晚靠近地面的地方，由于紅外輻射逃逸到太空中，空氣迅速冷卻，形成了霧。或者熱空氣可以通過冷的表面，同樣的事情也會發生。或者霧會變成低層云。空氣沒有快速上升；主要是水平移動。所以霧或低層云在外觀上是平坦而均勻的。在穩定的大氣中緩慢上升的高空空氣會產生一片片外觀一致的云，如層云、高層云，或者在冰晶的情況下，卷層云。每一個看起來都不同，因為它們的高度以及它們是否是液滴或冰晶。
然后，如果你加上大氣浮力，就像下面強烈加熱或上面強烈冷卻時，氣團可能會迅速向上和向下爆發，以穩定大氣。嗯，任何平坦均勻的外觀都消失了，取而代之的是蜂窩狀、積云狀的外觀。如果加熱是從地面開始的，那么你會得到晴朗的天氣，厚厚的積云。由于凝結(或冰晶的沉積)的發生，這一行為加熱了空氣，并能產生漂浮的包裹。現在你可以看到高積云和卷積云。足夠的浮力和高積云成為高積云castellan us——具有平坦層狀底部的高浮力羽狀物——因為最初的云可以形成為高層云，然后冷凝的熱量導致云的頂部變成積云。
如果大氣中的溫度下降率足夠高和足夠深，并且有足夠的水分來加熱上升的氣團，這些積云就會變成積雨云，從而形成陣雨和雷暴。風暴可能由積云或高積云形成，或者你可能看不到它們，因為浮力包裹形成在高層云之上。雷暴在向上和向下噴出水分方面非常有效，這產生了各種各樣的機制來產生各種各樣的云。它們的頂部向外擴展，形成厚厚的卷云砧。但是雷暴產生的冷空氣向外擴散，形成冷鋒，沿著它們的邊緣提升空氣，形成架子云。
除了這些，我甚至還沒有討論過云可能由水以外的物質組成！
為什么云是白色的(或者，在某些情況下，是深灰色的)？
當液體和冰水滴向所有不同的方向均勻地散射組成白光的所有顏色的太陽光時，云就是白色的。唯一的問題是散射光到達你眼睛的亮度必須和入射光的亮度相同。如果你的眼睛在厚到足以吸收部分散射光的云層下面，那么亮度就會下降，你就會看到灰色的云層。請注意，灰色仍然意味著所有顏色的陽光被大致相等地吸收。
有時候，陽光不會均勻地向各個方向散射光線。因此，具有類似大小水滴的薄層云或高層云以一種稱為米氏散射的機制將光散射到大部分向前的方向。有時你在飛機上看這些云，它們看起來是灰色的，盡管它們又小又薄。但是同一朵云下面的地面上的人可能會看到同一朵云呈現白色。
顯然，云的密度和厚度會影響太陽光的吸收量。云越厚越密，其底部就變得越暗，就像積雨云(雷暴)一樣。顯然，有人從太陽照射的一側觀看雷暴積雨云時，會看到非常明亮的云，因為所有這些液體和冰晶都非常有效地將光反射回側面。
所以我提到了散射、反射和吸收。所有這些過程都會影響云的出現。米氏散射不會改變光的顏色，但方向對某些云有偏好。太陽光的反射是光線從更大的表面反射回來，可能是冰晶和雨滴。吸收是指入射光被物體吸收并轉化為熱量，沒有散射或反射。
云對我們的氣候有什么影響？
云讓我們免于被活活煮熟。如果我們的大氣層中沒有云，那么陽光就不會被散射/反射回太空，我們就會變熱到無法忍受的程度(其他一切都保持不變)。為云歡呼！
然而，云形成的高度和云的類型會影響大氣的冷卻和加熱。這是因為云在不同的層面上散射可見光和紅外光。例如，薄卷云不能有效地吸收和散射陽光，因為它們看起來是半透明的。所以陽光照射到地表。地表變暖并向上發射紅外光，只是遇到在該波長看起來不透明的卷云。因此卷云吸收并重新發射紅外光到地面，熱量被截留。卷云保持低層大氣溫暖。
另一方面，液態云冷卻低層大氣，因為它們的密度能有效地將陽光反射回太空。當然，各種類型的云確實會在低層大氣中捕獲紅外光，從而導致夜間溫暖，但液態云上方的大氣會迅速冷卻。
關于云如何幫助或阻礙全球變暖的研究變得越來越清晰。最新研究表明，我們將獲得更高的卷云，這有效地允許陽光加熱大氣，同時捕捉紅外線；這對于增強變暖是積極的。與此同時，變暖的大氣減少了液態云的覆蓋，液態云可以反射太陽光。
衛星是如何幫助我們理解云的？
它們至關重要。極地軌道衛星和地球靜止衛星使用傳感器探測多種熱紅外和可見光波長的光，提供連續的云層覆蓋。從這些多個波長檢測到的光的強度可以被轉換，以給我們提供許多關于全球熱交換、太陽入射光的水平和發出的地球紅外光的定量信息。這有助于氣候科學家跟蹤我們的熱量平衡以及云如何影響它們。
在氣象方面，衛星提供信息來了解形成云的大氣模式。通過我們對云的觀察，氣象學家可以發現產生云的大氣過程。他們利用云來分析大氣運動和風暴系統。在其他觀測的幫助下，他們可以利用云來預測未來的云及其伴隨的危險。以熱帶風暴為例:在衛星時代之前，許多熱帶風暴直到危險地靠近海岸時才被發現。現在情況不是這樣了。