奥秘揭秘：空中尘埃和云飘浮

对于这个问题，一般人会认为是由于它们比空气更轻，这个答案看上去的确是无懈可击的。可这个解释是完全错误的，尘埃并不比空气轻，而是比空气重数倍甚至数千倍。

什么是“尘埃”？它是诸如石头或玻璃的碎末、煤炭、木材、金属的粉末等各种各样重物的微粒。那么这些材料都比空气轻吗？用比重表测量之后你就知道了，尘埃中的微粒有很多比水还要重几倍，即使比水轻，只有水的可水却比空气重800倍，那么尘埃就比空气重至少上百倍。所以那些关于尘埃浮在空气上是由于它比空气更轻的说法完全是无稽之谈。

那么到底是因为什么呢？首先一点，我们认为尘埃是“浮”在空中的是错误的。浮在空气中（或液体里）的只有其重量不超过同样体积空气（或液体）的重量。尘埃却不符合这一条件，它超出了这个重量许多倍，所以说它不是浮在空气中，而是在缓缓地下落，它的下降速度受到了空气阻力的影响而减慢。下落的尘埃会为自己的下落开辟一条道路，把空气挤到一边或是拖着它们一起下落。但这两种动作都会消耗它们下落的能量。与重量相比，下落物体的横截面积越大，它能量消耗也就越大。一个巨大而沉重的物体下落时，由于它的重量远远超过了空气阻力的作用，所以这时空气的减速作用让人无法发觉。

那么物体的体积减小时会是什么情况？对于这个小问题，几何学能作出解释。因为物体体积减小，那么它的重量比它的截面积减少得更多，由于重力的减少是与直线长度的减小的立方成正比的，而阻力的减小是与面积，也就是直线长度的平方成正比的。

知道了这些对于我们研究的题目有什么帮助呢？来看下面这个例子，看过之后，你就懂了。拿两个材料相同，直径分别为10厘米和1毫米的小球。这两只小球的直线尺寸比为100∶1，因为10厘米为1毫米的100倍，而小球的重量只为大球的1003分之一，就是100万分之一；它下落时遇到的空气阻力只有大球的1002分之一，就是万分之一，所以小球下落的时候速度一定会比大球缓慢。所以说，尘埃会飘浮在空气中就是因为它们尺寸过小，而不是因为它们比空气轻。一滴直径为0.001毫米的水滴以每秒0.1毫米的匀速在空气中下落时，就算再微弱的气流也会给它的下落带来阻力。

正是由于尘埃的这个特点，所以有很多人走动的房间落下的尘土会比无人居住的房间少，白天要比夜晚落得少，也许这和你想象中的答案正好相反。这个原因就是空气中产生的旋涡气流给尘埃的下降带来干扰，在人员走动较少的场所非常平静的空气里，一般情况下是没有这种气流的。

有1立方厘米的石块，如果把它粉碎成无数个边长是0.000 1毫米的尘埃，那么它的总截面面积就要增加到10 000倍，而尘埃下落时受到的空气阻力也增加到10 000倍。尘埃就是这么小，所以它们的下落状况会随着空气阻力急剧增加而改变。(www.xing528.com)

这就是云“浮”在空中的原因。陈旧观点认为云是由饱含水蒸气的小水泡构成的，这种观点早已被推翻，云是无数极微小而密实的水微粒的聚集。这些水微粒虽然比空气重800倍，但它们只会以缓慢的速度下降着。而水微粒之所以不会下降，就是因为它的面积和重量之比太大了。

空气中的气流哪怕再微弱，也可以终止云的缓慢降落，把它托在一定的水平面上，并能使它上升。

这种现象的产生主要是因为空气的存在。不管是尘埃还是云，它们在真空状态下（假设存在），它们会像石头一下掉落下来。

【注释】

[1]指的是20世纪上半叶的硬币。

[2]详情请见本套书另一部著作《趣味力学》。