How much does a cloud weigh?

 

網誌：雲有多重？

 

香港氣象學會牽頭出了＜觀雲識天賞光影＞一書，可喜可賀。就如動植物圖鑑，此書讓我們舉頭觀天，俯首便知道看到的是那一種雲，懂得它是否帶來好天氣，抑或是雷電大雨，從而可趨吉避凶。

小孩子(對，小孩子永遠會提出聽起來天真，實際卻十分理性、合邏輯的問題) 問，雲有多重？

網上資料，原來美國大氣研究中心(National Center for Atmospheric Research) 一位科學家已計算過一顆積雲(cumulus)的重量。積雲貌似一堆棉花，一般是陽光下，地面升溫，空氣往上升，遇冷凝結為小水滴及小冰晶而成。科學家的方法是選擇太陽在頭頂情況下，駕車循積雲底下陰影走，從里數錶上得出積雲大致有多長 --- 約一公里。她又觀察到，積雲橫直尺寸相若，即高度也是大約一公里。

接著她參考既有的實驗室結果，知道積雲內的水密度。於是將密度乘以云雲的體積，得出一顆積雲的的重量，原來著實不小：竟然達到五十萬千克，即500公噸，相等於100頭大象那麼重。(非洲成年大象平均重約6公噸，亞洲的約5公噸。)

第二個問題：這麼重，為什麼不會掉下來？積雲內的許多許多小水滴及小冰晶，分布十分廣。以上的重量數字，是集合了一立方公里空間內的小水滴及小冰晶而成。其中最大的小水滴，直徑只不過0.2毫米 --- 二十億顆這樣的小水滴，聚合後才得一茶匙的水。

此外，積雲下面是上升氣流，也提供了部分承托力。

當那些小水滴之類越長越大，最終會因過重而掉下來。

為我們帶來雷雨的是積雨雲(cumulonimbus)，體積比積雲大得多，重量亦然，達到一百萬公噸，相等於20萬頭大象。

颱風更加厲害，每個重量約為積雨雲的200倍，達到2億公噸，即4千萬頭大象。

最後一個問題：全球大象數目是多少？非洲約40至50萬頭，亞洲4至5萬頭。

 

28-1-2021

〔作者保留版權〕

What colour should you wear in winter

 

網誌：冷天應穿淺色或深色的衣服？

外面氣溫僅得單位數，自然又有人出來說，哪來的全球暖化，騙人！全球暖化，有兩點須留意：(a) 短時期內出現氣溫偏低，不等於長期平均氣溫不上升。事實上，全球平均氣溫在上升，是不爭的現象。(b) 溫室氣體不斷增加的結果，是全球天氣出現反常、極端。香港近年出現創紀錄高溫，便是一例。至於低溫，亦不能排除創紀錄低溫的可能。總之，不減碳減排，我們就只有面對暖化的厄運。

言歸正傳。由於天氣寒冷，有人問，應該穿淺色或深色的衣服？

為方便討論，先談談熱天應穿什麼衣服。

炎熱天氣下出外，應穿什麼顏色的衣服？醫務衛生署的指引是要穿淺色的衣服。

但為何烈日當空，在新界、內地，我們不時看到農民穿的是深色的？甚至中東、非洲等不少地方，民眾在街上穿著也是深色的。

在烈日下，其實有兩個物理過程發生：太陽照射，和身體本身發出的熱力。

我們知道，熱力的傳播，有三途徑：傳導 (conduction，例如金屬是很好的導熱體)；對流 (convection，熱向上升、冷則下沉)；輻射(radiation，無須中介物質，真空也可以)。

上述烈日下兩個物理過程，均是與第三途徑有關：無須中介物質，例如陽光可穿透幾乎是真空的太空而抵達地球。又例如地面在夜間失熱也是，我們稱之為輻射冷卻。

淺色的衣著，沒錯是反射太陽熱力較好。但是深色的衣著散熱方面卻較佳，物理現象稱為「黑體輻射」(black body radiation)。

所以這是一個平衡的問題。沒錯，我們看到農民多是他們在田裡耕作，其實不少時間他們也在樹蔭下，或有瓦遮頭的地方乘涼。在陰涼處，深色的衣著散熱作用會較佳。

讀歷史，我們或會留意有「白衣大食」、「黑衣大食」。大食是唐宋年代泛指阿拉伯人或阿拉伯帝國。白衣、黑衣則是對其民族服裝的劃分，文化因素多於物理考慮。[白衣大食與黑衣大食屬不同時期不同朝代，甚至空間也有所不同。前者是倭馬亞王朝，公元七、八世紀間約一百年是穆斯林世界的主要統治者，全盛期的疆域西至北非、西班牙，東至現今的阿富汗、伊朗。後者是阿拔斯王朝，緊接著前者，疆域較前者小，但統治年代長久，達五百多年，至十三世紀蒙古第三次西征時滅亡。]

現在返回原本的問題：冷天應穿淺色或深色的衣服？

寒冷天氣下，如果有陽光，整體而言穿深色衣物會稍佳。

但若果是陰天，或許多時間都有遮蔭，由於外間欠熱力，則淺色衣物較佳，因為失熱較少。

所以，無論是冬天或夏天，穿淺色或深色的衣服，要視乎天色，不能一概而論。

 

9-1-2021

〔作者保留版權〕

[參考] J Lloyd and J Mitchinson, The Second Book of General Ignorance, p. 107-108, Faber and Faber Limited, 2011.

[註] 除了陽光熱力，還有風力的因素。熱帶或亞熱帶(如香港) 地方，夏天人們少有在夏天穿緊身或裁剪貼身的衣著，而會選擇較鬆身的服裝，為的是方便空氣流通。

另外，有研究指出，炎熱及靜風情況下，白色羽毛的雀鳥散熱較好。但一到風力超過每小時11公里，則黑色羽毛的雀鳥佔優。

將此原則用諸人類，熱天在和風或大風下，若太陽高掛，則宜穿深色衣物，以方便散熱。