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，有些長幾千公里寬數(shù)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。
橫跨太平洋上空的天河
當(dāng)你戴著眼鏡從涼爽干燥的空調(diào)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(jié)在冰冷鏡片上的結(jié)果。
水氣會在冰冷的鏡片上凝結(jié)
如果你在戶外吃冰棍兒或雪糕，也能發(fā)現(xiàn)它“冒出蒸汽”來。事實上“蒸汽”并不是從雪糕散發(fā)出來的，那是空氣中的水分子在雪糕周圍遇冷凝結(jié)形成的霧氣，跟天上云的形成是相同的道理。
雪糕周圍的“蒸汽”也是水氣凝結(jié)的結(jié)果
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。
據(jù)科學(xué)家們計算，地球的大氣層中的水約是地球總水量的0.001%?？雌饋聿欢啵恳涝蹅兊厍蚩偣灿?3.86億立方千米的水，這么算起來，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！
大氣里的水比全部江河水多5倍
單看這些數(shù)字也許不直觀，我們拿兩個直觀的例子來進(jìn)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！
大氣層中的水氣是地球水循環(huán)的一個重要部分，它們都是從陸地和海洋蒸發(fā)到空氣中的。
我們來做一個實驗：將一個干凈的塑料袋套在陽臺盆栽的枝葉上，然后將袋口扎緊，過一個小時你就會發(fā)現(xiàn)，塑料袋的內(nèi)部布滿了小水滴。水是從哪里來的？它是由植物的葉子通過蒸騰作用蒸發(fā)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(fā)的水氣。事實上植物為了吸取土壤中的養(yǎng)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(fā)的水就達(dá)151噸；在生長季節(jié)，1畝玉米一天就能蒸發(fā)2.5噸水。
做一個植物蒸騰小實驗
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(fā)水氣。因為地面物體的蒸發(fā)，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(jìn)行循環(huán)，這相當(dāng)于空氣中的全部水分被清除并每年補充至少38次。
地面及海面的蒸發(fā)為大氣提供了無盡的水源
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(dāng)水分子遇冷凝結(jié)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，在天上被稱作云。
云海
都知道空氣有重量，云由小水滴組成，水比空氣重，因此云也是有重量的。云有多重？你在陽光燦爛的日子看到的白色蓬松、像棉花般漂亮的積云，它每立方米空氣中有0.5克水，一個天空中長寬高約1公里的云團（這樣的云團并不大），它的重量將達(dá)到500噸，這差不多是100頭大象的重量！這么重的東西為什么不掉下來？
稱一稱云有多重
空氣的密度比水蒸氣更大，海平面每立方米干燥空氣的重量約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?；旌狭怂魵獾某睗窨諝飧p，它會上升到高空。
浮在頭頂?shù)脑茖雍兴魵夂驮频?，云滴是一小滴冷凝水。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云。水在天空中不斷蒸發(fā)和凝結(jié)，如果仔細(xì)觀察云，你可以看到其中一些部分消失（蒸發(fā)），同時其他部分正在生長（冷凝）。云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云層的上升氣流，與此同時，云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。
積云
一個雨滴由數(shù)百萬個小云滴凝結(jié)而成。一些微小的云滴會凝結(jié)在細(xì)小的灰塵、鹽或煙霧顆粒上，以這些顆粒充當(dāng)核心。當(dāng)顆粒碰撞云層中的其它云滴或水蒸氣時會形成大水滴，并且越長越大。只要發(fā)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，它將作為雨從云中掉下來。
雨是什么形狀的？
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！
這是水滴的樣子，不是雨滴
半徑小于1毫米的毛毛雨都是圓球形的；當(dāng)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(xù)長大，它的底部開始向內(nèi)凹陷，變成漢堡包的樣子；當(dāng)雨滴長到4~5毫米直徑時會變成降落傘的樣子，緊接著發(fā)生崩潰，碎成較小的水滴。
不同大小雨滴的形狀
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，看起來并不多，為什么經(jīng)常造成洪澇災(zāi)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(dá)到驚人的1630厘米，差不多相當(dāng)于每天下5厘米的雨。Waialeale是世界上降雨最多的地區(qū)嗎？不是，在印度東北部乞拉朋齊，這里最多的年降水量達(dá)到2646厘米，它被稱為“世界雨極”。
東南沿海地區(qū)經(jīng)常會遭遇豪雨
與此同時，有些地方被稱為“旱極”。由于氣壓帶和地形的影響，像北非的撒哈拉沙漠、中東地區(qū)、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(fā)量卻達(dá)到3000毫米以上。
為什么會這樣？
首先這與降雨的形成機制有關(guān)。降雨首先要有潮濕的空氣，水氣還要能夠凝結(jié)、空氣中要有鹽分或灰塵作為凝結(jié)核、水滴要大到能夠掉下來。如果一個地區(qū)處于高壓脊控制、上空的空氣干燥，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(jié)；空氣中很干凈、沒有凝結(jié)核也無法形成雨滴。
人工降雨就是在云中制造凝結(jié)核
其次降雨與地形有關(guān)。當(dāng)潮濕的空氣遭遇高山阻擋，氣流會將云層向上推，云滴越往上走溫度越低，低溫造成水氣凝結(jié)，于是在山的迎風(fēng)面形成地形雨。印度的乞拉朋齊地區(qū)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，由于帕米爾高原、天山山脈、昆侖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干旱的主要原因。
地形雨
暖濕空氣發(fā)生對流、或是遭遇冷空氣的阻擋，也會發(fā)生水氣凝結(jié)形成降雨。
天空廣闊高遠(yuǎn)，為什么空氣中的潮濕水氣不能做到雨露均沾？這是因為天空河流盡管沒有固定河道，但還是基本符合地球大氣的運行規(guī)律，且形成降雨還需要符合許多苛刻條件。
天空河流大多發(fā)端于寬闊溫暖的海洋，太陽充足的光照輻射蒸發(fā)海面，將大量水蒸氣推送到天空，同時由大氣環(huán)流和季風(fēng)輸送到遙遠(yuǎn)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(chuàng)造了前提，而地中海水面狹窄、蒸發(fā)量不足，加之副熱帶高壓影響，是中東地區(qū)和撒哈拉干燥氣候的重要因素。
2002-2019年全球雨帶的變化
鑒于以上原因，天空河流大多形成于太平洋、大西洋北部、印度洋、環(huán)赤道地區(qū)以及南半球亞熱帶洋面上，它為東亞、東南亞、南亞部分地區(qū)、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(huán)中起著核心作用。
天空的河流
通過本文，我們大致了解了空氣中的水氣、云的形成，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(huán)近40次，這些水循環(huán)是全世界各地降雨的重要原因。
世界各地的降雨是有規(guī)律的，水氣會在溫暖的大洋上形成云團，然后通過大氣環(huán)流運輸，進(jìn)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(huán)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干旱地區(qū)，讓雨水滋潤沙漠、灌溉土地——天河中絕大多數(shù)的降水要么回落大海，要么給一些地方帶來洪災(zāi)，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(qū)，由于西海岸山脈阻隔與副熱帶高壓的疊加影響，依然造成干燥炎熱的沙漠和“死亡谷地”。
將沙海變綠洲是無數(shù)人的夢想，前提是你需要有雨水
大自然的力量是巨大的，我們現(xiàn)在無力改變它。隨著技術(shù)的發(fā)展，或許未來科學(xué)家們可以跟蹤預(yù)報天河走向，掌握特定區(qū)域間水氣輸送規(guī)律，然后通過人工降雨的辦法攔截潮濕空氣，使之為我所用，為西北和北部干旱地區(qū)的生產(chǎn)和生活服務(wù)。
