再（3）谈水汽与空气的运动差别问题

张学文，20190313-14

在前面的两个博客http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1164778.html   http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1166728.html 中我们给出两个思路，它们都有一定的道理，并且都认为水汽的运动速度与空气的运动速度不同 。但是其中的一个认为水汽分子（单分子）运动的应当比空气快，另外一个（六个 水分子的团簇）认为比空气慢。我们现在不急判定哪一个不符合实际。而是从更广的角度分析它们都是可能存在的。

我们知道空中的水汽的存在形态不是仅有H2O分子这一种。空中的水颗粒们参加水分循环，它们不时地变成云滴、冰晶，有的进一步变成雨滴、雪花、冰雹而落地，也会从地面的水分蒸发、云滴等等的蒸发获得水汽。空中水分的存在形态比物理学给出的物质的固态、液态、气态（三态）要丰富很多。不是有人说 没有两个外形相同的雪花吗！显然空中氺是以多态，多变、多循环而存在于空中的。

如确实如此，那么我们追究水汽分子是如何变成云滴或者雨滴时，我们显然不认为是大量的水汽分子突然集中而形成的，而是水汽分子逐步集中而长大的。即我们应当承认空中存在单个的水分子，也存在由2个水分子、多个水分子组成水汽团簇、云滴、雨滴、各种形态的雪花等等这些尺度不同的大大小小的水分子团体。而不同的大气状态下，不同的状态的空中氺的数量应当是不同的，而且是在变化着的。

我们认可单分子的水汽运动的比空气快，而两个、六个或者更多个水分子组成的团簇由于“分子量比空气的分子量大”所以它们比空气运动的慢（在相同的外在气压梯度下）。

设想一群跑得快的人群中间出现一个跑得很慢的人就怎样，就不难理解运动的快的水分子粒子很容易碰上运动的很慢水分粒子。其结果自然是小的（跑得快）水颗粒合拼到大的（跑得慢）水颗粒中去。--这导致大的水颗粒进一步加大。

不难想象，以上的空中的大颗粒水分容易进一步加大的物理过程是合情合理。它们会在 一定的条件下存在的，而且可能是 云滴、雨滴、冰雹的形成的一种物理模型。

即我们在认可空中有不同大小的水颗粒（H2O,水团簇如(H20)₆,云滴、雨滴、雪花、冰雹）存在，以及（同时有）不同的水颗粒有不同的运动速度的情况下可以推论出一些水颗粒从小变大的物理过程。

以上分析基本以定性判断为主，但是它的起点却是不同分子量（质量）的水分子、水颗粒在大气的水平的地转风（联系着气压梯度力后地转偏向力）背景下的速度应当不同的认识。而地转风在大气中是普遍存在的。这与过去的气象学主要突出空气的铅直方向的运动引起水汽凝结的认识是有区别的 。也许这些是我们过去理解大气中的降水现象时忽略的环节。

基于空中不同的水颗粒在运动着的空气中的速度差别而引起的 水颗粒的的变化问题我们先定性分析到此。后面我们要从另外角度分析水汽水分与空气的运动差别。