再（2）谈空中水汽与空气的运动差别问题

张学文，20190309-10

我的一篇空气里的水汽的运动比空气运动的快61%的博客http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1164778.html 分析的是在气象学中认可的地转风局面下的初步分析。其实那里的分析不够细致，生动，也比较片面。今后试图分析把空气里的水汽的运动与空气的应当差别问题的讨论再细致一点（慢慢来）。

一个装着水的杯子里我们滴进去一滴食油。由于它不溶于水又比水轻10%，结果是油滴浮在水面上，对吧！

如果食油溶于水，结果是什么？那应当是上下都有水和食油存在。但是底层的水分比例高一些，上层的食油比例高一点，对吧！

以上的分析应当也可以用于混合的气体，对吧！

于是当我们把干空气与水汽混合而成的混合气体时（真实的含有水汽的空气），当我们认可它们都是服从理想气体的状态方程而分子量不同时（干空气分子量=29，水汽是8），我们显然应当获得一个推论：大气底层的水汽比例要比高处的大气中的水汽比例小一些，对吧!

遗憾的是我们观测到的水汽铅直分布却不是这样。实际情况是越是到上层，轻的水汽占有的比例反而越少：水汽随高度增加而减少的程度反而比干空气更快！

这为什么？

我提出的一个猜想是大气里的水汽分子不是单独存在而是6个（平均）分子组成的团簇。即大气里的水汽的“分子量”比空气更大，就与水汽的分布特征一致了。---这是一种见解。

但是如果如此，在水平运动方面水汽的应当就不是比空气快61%，而是比空气运动的更慢，计算下来，水汽（分子量是108）在水平方向的运动速度应当仅是空气的运动速度的29/108，即应当仅是风速（干空气的应当速度）的26%。

究竟水汽在水平方向的应当速度是比空气快62%，还是仅是空气速度（风速）的26%？

我期待理论家的说明或者实验的检验。

我认为目前的气象学完全忽略了这个问题。

附注：我理解、认可的空气与水汽的速度差的公式见于《空中水文学初探》（2010，气象出版社）一书第5章。

20190311注：其实在《空中水文学初探》的第5章关于分子量不同的气体的铅直分布的衰减程度与分子量的关系已经讨论的比较清楚了。欢迎参考该书第5章。