天上有河？

沒開玩笑，天上真的有河。它不是把牛郎織女分割開來的銀河，也沒有喜鵲搭成的長橋，它是一條條真正的大河。這些河流位置飄忽，有大有小，有些長几千公里寬數百公里，它一次輸送的水量是長江的三倍。

它們每天都在我們頭頂以每小時50公里的速度奔流，它們是大氣層的水氣輸送通道，是實實在在的天河。

空氣中的水

當你戴著眼鏡從涼爽乾燥的空調房間走到戶外，或者從開著冷氣的汽車上下來，會立刻感到視線模糊，這是因為戶外空氣中的水蒸氣凝結在冰冷鏡片上的結果。

如果你在戶外吃冰棍兒或雪糕，也能發現它「冒出蒸汽」來。事實上「蒸汽」並不是從雪糕散發出來的，那是空氣中的水分子在雪糕周圍遇冷凝結形成的霧氣，跟天上雲的形成是相同的道理。

有許多例子證明空氣中有水，有些水我們能看得見，有些空氣看起來透明，實際上它也含有水。比如說冬天我們能看到呼出的水氣，夏天就看不見。

空氣中有多少水？

據科學家們計算，地球的大氣層中的水約是地球總水量的0.001%。看起來不多？要知道咱們地球總共有13.86億立方千米的水，這麼算起來，地球大氣里時刻都有超過13000立方千米（也就是13萬億噸）的水！

單看這些數字也許不直觀，我們拿兩個直觀的例子來進行比較：長江是我們最大的河流，它平均每年的總流量約為9600億立方米，大氣中的水氣差不多是14條長江的年輸水量；每時每刻，大氣中的水是地面所有江河總水量的6倍！

空氣中的水從哪裡來？

大氣層中的水氣是地球水循環的一個重要部分，它們都是從陸地和海洋蒸發到空氣中的。

我們來做一個實驗：將一個乾淨的塑料袋套在陽台盆栽的枝葉上，然後將袋口紮緊，過一個小時你就會發現，塑料袋的內部布滿了小水滴。水是從哪裡來的？它是由植物的葉子通過蒸騰作用蒸發到空中，如果我們不給它套上袋子，就看不到花草樹木時刻蒸發的水氣。事實上植物為了吸取土壤中的養分，它們時刻都需要通過蒸騰從地下抽取水，一顆大橡樹一年蒸發的水就達151噸；在生長季節，1畝玉米一天就能蒸發2.5噸水。

除了植物通過蒸騰作用向空氣釋放水氣，江河湖海、草原濕地、兩極冰川、包括我們的皮膚也時刻向空中蒸發水氣。因為地面物體的蒸發，大氣層中的水氣才得以基本保持總量不變。地球表面每年都有約49.5萬立方千米的水通過大氣進行循環，這相當於空氣中的全部水分被清除並每年補充至少38次。

云為什麼不掉下來？

水蒸氣是單個的水分子，它極小，所以我們平時看不見它。只有當水分子遇冷凝結在一起形成大的分子團時，我們才能在空氣中看到一個一個的小水滴，這些小水滴在貼近地面時被稱為霧，在天上被稱作雲。

都知道空氣有重量，雲由小水滴組成，水比空氣重，因此雲也是有重量的。雲有多重？你在陽光燦爛的日子看到的白色蓬鬆、像棉花般漂亮的積雲，它每立方米空氣中有0.5克水，一個天空中長寬高約1公里的雲團（這樣的雲團並不大），它的重量將達到500噸，這差不多是100頭大象的重量！這麼重的東西為什麼不掉下來？

空氣的密度比水蒸氣更大，海平面每立方米乾燥空氣的重量約1.29千克，而在同樣條件下水蒸氣的密度只有0.6千克/立方米。混合了水蒸氣的潮濕空氣更輕，它會上升到高空。

浮在頭頂的雲層含有水蒸氣和雲滴，雲滴是一小滴冷凝水。這些水滴太小，不能作為降水落下來，但它們聚集在一起就形成了可見的雲。水在天空中不斷蒸發和凝結，如果仔細觀察雲，你可以看到其中一些部分消失（蒸發），同時其他部分正在生長（冷凝）。雲中的大部分冷凝水不會降水，因為它們的下降速度不足以克服支撐雲層的上升氣流，與此同時，雲滴在下降的過程中會釋放熱，包裹在周圍的熱空氣也會像熱氣球一樣托起它。

雨是怎麼掉下來的？

一個雨滴由數百萬個小雲滴凝結而成。一些微小的雲滴會凝結在細小的灰塵、鹽或煙霧顆粒上，以這些顆粒充當核心。當顆粒碰撞雲層中的其它雲滴或水蒸氣時會形成大水滴，並且越長越大。只要發生的碰撞足夠多，水滴的重力會超過下方熱氣流托舉它上升的力，它將作為雨從雲中掉下來。

雨是什麼形狀的？

你可能會說：這還不簡單！下面圓圓、上頭尖尖......小朋友都知道。實際上，你說的是從水龍頭落下的水滴而不是雨滴。嗯，半空中普通的雨滴實際上更像是一個漢堡包！

半徑小於1毫米的毛毛雨都是圓球形的；當小雨滴互相碰撞聚成2~3毫米直徑時，它的底部會因為空氣阻力變得平坦；隨著雨滴繼續長大，它的底部開始向內凹陷，變成漢堡包的樣子；當雨滴長到4~5毫米直徑時會變成降落傘的樣子，緊接著發生崩潰，碎成較小的水滴。

降雨的分布

如果天上所有的水同時變成雨降落到地面，大約只能形成2.5厘米的積水，看起來並不多，為什麼經常造成洪澇災害？這是因為地球上的降雨非常不均衡。

有些地方，一年中難得見到幾次晴天，太平洋中部夏威夷Waialeale年平均降水約1140厘米，最多的一年達到驚人的1630厘米，差不多相當於每天下5厘米的雨。Waialeale是世界上降雨最多的地區嗎？不是，在印度東北部乞拉朋齊，這裡最多的年降水量達到2646厘米，它被稱為「世界雨極」。

與此同時，有些地方被稱為「旱極」。由於氣壓帶和地形的影響，像北非的撒哈拉沙漠、中東地區、智利高原以及我們的塔克拉瑪干沙漠盆地，每年的降水量僅有幾十毫米甚至幾毫米，蒸發量卻達到3000毫米以上。

為什麼會這樣？

首先這與降雨的形成機制有關。降雨首先要有潮濕的空氣，水氣還要能夠凝結、空氣中要有鹽分或灰塵作為凝結核、水滴要大到能夠掉下來。如果一個地區處於高壓脊控制、上空的空氣乾燥，就不存在下雨的基本條件；如果有水蒸氣但溫度很高，水氣不能凝結；空氣中很乾凈、沒有凝結核也無法形成雨滴。

其次降雨與地形有關。當潮濕的空氣遭遇高山阻擋，氣流會將雲層向上推，雲滴越往上走溫度越低，低溫造成水氣凝結，於是在山的迎風面形成地形雨。印度的乞拉朋齊地區就是這樣的例子，北部的喜馬拉雅山脈阻擋了印度洋暖流水氣北上，潮濕的空氣在山南聚集形成大量降水。與之相對照，由於帕米爾高原、天山山脈、崑崙山脈和祁連山的阻擋，大氣中的水氣被攔截，是造成塔克拉瑪干沙漠極度乾旱的主要原因。

暖濕空氣發生對流、或是遭遇冷空氣的阻擋，也會發生水氣凝結形成降雨。

天空的河流

天空廣闊高遠，為什麼空氣中的潮濕水氣不能做到雨露均沾？這是因為天空河流儘管沒有固定河道，但還是基本符合地球大氣的運行規律，且形成降雨還需要符合許多苛刻條件。

天空河流大多發端於寬闊溫暖的海洋，太陽充足的光照輻射蒸發海面，將大量水蒸氣推送到天空，同時由大氣環流和季風輸送到遙遠的地方。太平洋、大西洋和印度洋中部的寬闊海面為水氣生成創造了前提，而地中海水面狹窄、蒸發量不足，加之副熱帶高壓影響，是中東地區和撒哈拉乾燥氣候的重要因素。

鑒於以上原因，天空河流大多形成於太平洋、大西洋北部、印度洋、環赤道地區以及南半球亞熱帶洋面上，它為東亞、東南亞、南亞部分地區、中北美洲、亞馬孫流域、西歐、和非洲剛果河流域帶去了豐沛的降水，它們覆蓋的地球周長不到10％，卻占到全球總徑流量的22％左右，在全球水循環中起著核心作用。

總結：

通過本文，我們大致了解了空氣中的水氣、雲的形成，以及降雨的條件，我們知道天空中有13萬億噸水，這些水每年會循環近40次，這些水循環是全世界各地降雨的重要原因。

世界各地的降雨是有規律的，水氣會在溫暖的大洋上形成雲團，然後通過大氣環流運輸，進而形成天空河流，這些天河輸水量極其巨大，有些能一次輸送亞馬遜河一年的水量。

人類可以改變天河走向，使其為我們所用嗎？

很遺憾，人類目前還沒有能力影響大氣環流，也無力改變天河的走向和路徑。我們沒辦法將在大氣層流淌的豐沛水流引到乾旱地區，讓雨水滋潤沙漠、灌溉土地——天河中絕大多數的降水要麼回落大海，要麼給一些地方帶來洪災，成為極端降水事件的主要原因。即便是天河頻繁光顧的北美洲地區，由於西海岸山脈阻隔與副熱帶高壓的疊加影響，依然造成乾燥炎熱的沙漠和「死亡谷地」。

大自然的力量是巨大的，我們現在無力改變它。隨著技術的發展，或許未來科學家們可以跟蹤預報天河走向，掌握特定區域間水氣輸送規律，然後通過人工降雨的辦法攔截潮濕空氣，使之為我所用，為西北和北部乾旱地區的生產和生活服務。