要想知道乌云形成的原理，首先得明白白云是如何产生的。当空气湿度大时，高空温度低于地表温度，地表上升的水蒸气在高空到达饱和状态和过饱和状态。水蒸气在上升过程中遇到灰尘、小颗粒等，成为凝聚中心即凝结核，使饱和蒸汽和过饱和蒸汽凝成细小的雾滴。雾滴足够密集时，就成为肉眼可见的白云。雾滴越来越大时，白云就变成乌云。
乌云有满布天空的层状云，孤立的积状云，以及波状云等许多种。乌云中的雾滴继续变大，就变成雨滴。雨后空气的湿度变小，水蒸气重新回到不饱和的状态，乌云中的小水滴开始蒸发，体积越来越小，这样就使乌云变成白云。白云中的雾滴继续不断地蒸发，一旦全部汽化，白云消失，青天重现。
各色云彩的形成原理
除了凝结核的影响，云的厚薄也是决定其颜色的关键。实际上云的厚薄可以相差很大，厚可达7-8公里，薄的仅有几十米。很厚的云体，比如层状云或者积雨云，太阳和月亮的光线很难透射出来，云就很黑。稍微薄一点的层状云和波状云，看起来是灰色的。
特别是波状云，云体的边缘部分更为灰白。光线容易透过很薄的云，比如由冰晶组成的薄云，带有丝状光泽的云丝在阳光下显得特别透亮。有时云层薄得几乎看不出来，但只要发现在日月附近有一个或几个大光环，仍然可以断定有云，这种云叫做"薄幕卷层云"。孤立的积状云，因云层比较厚，向阳的一面，光线几乎全部反射出来，因而看起来是白色的。而其背光的一面及其底部，因光线不容易透射而看起来是偏灰黑色的。
日出和日落时，由于太阳光线斜射，穿过很厚的大气层，空气的分子、水汽和杂质，使得光线的短波部分大量散射。而红、橙色的长波部分，却散射得不多，因而照射到大气下层时，长波光特别是红光占着绝对的多数，这时不仅日出、日落方向的天空是红色的，就连被它照亮的云层底部和边缘也变成红色了。由于云的组成有的是水滴，有的是冰晶，有的是两者混杂在一起的，因而日月光线通过时，还会造成各种美丽的光环或彩虹。
内容来源：上海科普
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