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奇异的云
天上的云就像一座自然艺术走廊，可以变幻出各种形状，或像动物，或像物体，看上去惟妙惟肖，令人不得不感叹大自然的鬼斧神工。
2009年8月，在澳大利亚卡奔塔利亚湾附近，一名摄影师从飞机上拍到一幅绵延上千千米的像管道一样的云的照片(见上页图)。据报道，每年秋天，在澳大利亚昆士兰州的偏远小镇一一伯克顿镇，天空中经常出现这种长长的管状云，并因此吸引来不少游客。其实这是一种被叫做“阵晨风云”的十分罕见的滚轴云。人们曾经在很长时间里都不知道这种奇异的云是如何形成的，直到最近才揭开其神秘面纱。
这是一种特殊的气候构造，是在澳大利亚昆士兰州约克角半岛附近，因海洋和陆地的独特地理位置而产生的。约克角半岛长约800千米，岛尖向北伸入大西洋，左右分别与卡奔塔利亚湾和珊瑚海相连。每年秋天，白天来自东部的信风吹过半岛，深夜又从西部海岸刮过来一股海风，两股风碰撞后产生波状扰动，然后转向西南方进入内陆。早晨，当潮湿的海洋空气从海面升起，遇到进入内陆的海风时，空气冷却、凝结，便形成了滚轴云。有时海风在一天之内会多次进入内陆，于是便形成了多个滚轴云，最多时超过十个，非常壮观。人们在观云时会感觉它们在不停地向后滚动，其实这是由滚轴云的前缘不断形成、后缘不断消失而产生的一种错觉。
以下介绍几种最奇特的云，以及科学家对它们的成因解释。
雨幡洞
雨幡洞是在积雨云、雨层云、高积云和层积云等中高云层中出现的洞状缺口。云层中的水滴或冰晶在下落过程中不断蒸发、消失，在云底形成丝缕条纹状结构，由于这种结构随云飘荡形似旗幡。故得名雨幡洞。雨幡洞的形成是因为云层温度低于0℃。水气迅速聚集形成冰晶并从云层中降落下来，于是在上方的云层中形成一个明亮的洞。
荚状高积云
荚状高积云通常形成在下部有上升气流，上部有下降气流的地方。当上升气流冷却形成的云遇到上方下降气流的阻挡时，云体不能继续向上延展，而且其边缘部分受下降气流的影响蒸发变薄，形成荚状。这是出现在美国华盛顿州雷尼尔山脉的荚状高积云。
粉色UFO状云
这种看上去似UFO的云其实也是荚状高积云。在夕阳的照射下，云层就像被涂上了色彩，宛如粉色的UFO。荚状高积云在多山地区经常出现。此图拍摄于西班牙南部山区上空。
帽子云
当稳定的气流上升越过高山时，云层受到冷却便形成类似帽子的奇特形状，宛若给高山戴上了一顶洁白的帽子。
浪花云
浪花云看上去就像拍打海岸的巨大浪花，非常罕见。通常只持续1～2分钟。当下方较冷的气流和上方较暖的气流相遇时。恰好一股云形成在两股气流交界处。由于上方较暖的气流比下方较冷的气流移动速度快。使云层呈现波动的状态。如果风速恰当，发生在云顶部的波动被推向底部。气流发生旋转，于是形成类似海岸边的浪花形状的云。
波状云
阿姆斯特丹岛是南印度洋上的一座火山岛，尽管该岛最高海拔只有880米。但它对低层云的影响非常明显。当湿润的空气通过小岛时。上升和下降气流形成狭长的荚状云。耸立在大气波的顶部。(大气波是气体的一种形式。在这一形式下空气也能显示出液体的特性。)荚状云顺风移动，在与北方积云汇合前宛如航行在大海上的巨轮身后留下的长达数百千米的波浪。此照片是由美国地球遥感卫星拍摄的。
马蹄状旋涡云
马蹄状旋涡云形成于水平旋转气流。当上升的气流遇到上方的一股水平旋转的气流时。它会突然改变方向，随着水平旋转气流一并旋转开来。这种马蹄状(或新月状)的云非常罕见。马蹄状旋涡云最容易发生在超级雷暴雨区域，因为在那里会产生不断上升的旋转气流。这种云在形成数分钟后就会消失。
乳房云
乳房云园在云层底部出现无数个形似乳房的下垂云状结构而得名，它是由寒冷、充满水蒸气的空气从风暴云上部快速下沉时形成的。乳房云可以沿着任何一个方向延展数百千米。乳房云是暴风雨等恶劣天气出现的前兆，它的出现预示着恶劣天气即将到来。
云街
一排排整齐的云流从海冰的边缘升起，覆盖白令海上空。这种云被叫做“云街”。当从冰上升起的冷空气掠过开阔的海面，被急剧冷却后，这种积云就形成了。随着温度下降，水蒸气凝结成微小的云块，并在强劲的风的作用下，排成整齐的队列。这张卫星图片由美国航天局的Terra卫星拍摄于2006年1月。
观云指南
有兴趣观云的朋友可以仰望天空，观察天空中的云如何不断地变幻形状、不断地在天空中移动。
对于科学家来说，他们更关心的不是云的千变万化的形状，而是云在天空中停留几分钟或几小时后，究竟是化成雨雪降落下来，还是随风渐渐消散，而这些都与云的成因有关。那么，天空中千变万化的云是怎样形成的呢?天空中的哪块云会下雨(或下雪)呢?
云的形成
云是地球大气的构成成分之一，是水蒸气在大气中凝结而成的产物。
云的形成需要两个重要条件：水蒸气和空气中的微粒，如尘粒或浪花中泛起的盐粒。太阳照在地球的表面，水蒸发形成水蒸气，一旦水汽过饱和，水分子就会聚集在空气中的微粒周围，由此产生的水滴或冰晶将阳光散射到各个方向，于是就形成了云的外观。不同的大气条件会形成不同类型的云层，有的云会形成降雨或降雪，有的云只是出现在天空中的变幻万千的美丽云彩而已。
空气在不断地流动，云也在不断地变换位置并改变形状。如果水滴蒸发掉了，或者水滴互相漂散移开了’云也就消失了。有时风也会将飘浮在天空中的云带走。由于大气中不同层面的风力并不相同，所以我们有时看到天空中不同高度的云彩以不同的速度移动。
如果你在一段时间内注意观察天空中的某个部分，你就能看到云形成、移动和改变形状的过程。不过，云的活动并非总是十分明显，有时可能非常缓慢，因此要观察云的变化要有足够的耐心。如果能够借助于延时视频的录像效果，就更容易看到云随时间而改变的过程。
云的分类
对云的最早的科学分类方法是由法国博物学家尚·拉马克于1801年提出的。1929年，国际气象组织以英国科学家路克·何华特于1803年提出的分类方法为基础，按云的形状、组成成分、形成原因等把云分为十大云属，并按其云底高度划入三个云族：高云、中云和低云。
云还可简单地分为四种基本类型：独立分布的积云、层层相叠的层云、羽毛状的卷云，以及会下雨的积雨云，作为划分其他所有类型云的基础。
如何观云
云常伴随着天气系统的发展而变化，因此观云是预测天气的重要手段之一。我们观云应该首先从观察云的形状开始，辨别其云属，然后再观察云的高度和云量。简单地说，云的形状可分为卷状、层状和积状。卷状云是一丝丝 轻薄的云，层状云呈平坦的块状，积状云则是一朵一朵高低起伏的云。需要注意的是，某些云同时兼具两种特征。知道了云的形状，就能判断其云属了。
我们还可以从高度上对云进行辨别。通常出现在摩天大楼和山峰上的云属于低云；卷云的位置最高，属于高云；位于两者之间的云则属于中云。
高云：云底高度为5000米以上。在这一高度冷空气使小水滴凝结成了冰晶。高云又分为卷层云、卷积云和卷云。
中云：云底高度为2500～5000米。因为比高云低一些。所以云中除了冰晶外还有小水滴。中云又分为高层云和高积云。
低云：云底高度为2500米以下。主要由水滴组成。绝大部分降雨都是由低云产生的，在冬天还可能形成雪，雾也归于此类，属于较低空的云。低云又分为层云、层积云、雨层云、积云和积雨云。
卷云
呈现纤细的曲线状，看起来就像卷曲的头发或细绳。你可以透过卷云的空隙处看到天空。卷云一般出现在5000米以上的高空，在这一高度，云中的水滴大多数都变成了冰晶。
卷积云
卷积云几乎全由冰晶组成。卷积云的云块很小，云体白色无影。它由呈白色细波、鳞片或球状细小云块组成云片或云层，常排列成行或成群，很像轻风吹过水面所引起的小波纹。如果天空中的云以卷积云为主，又伴有卷云、卷层云一并出现并进一步发展，常有暴风雨天气出现。
卷层云
卷层云由冰晶形成，是高云族中不易出现的云属。卷层云出现时宛如一层白色薄纱幕张挂手天空，也是唯一会在太阳或月亮周围产生光晕的云层。天空中出现卷层云表明天气形态相当不稳定。
高积云
高积云的外表和卷积云有点相似，为白色到灰白色的块状、叶状或扁球状云块，其体积比卷积云大，常成群、成行、成波状排列。高积云厚薄变化较大，薄的云块呈白色，能见日月轮廊，厚的云块呈暗灰色，日月轮廓分辨不清。薄的高积云稳定少变，一般预示天晴，厚的高积云如继续增厚，融合成层，预示天气将有变化，甚至会产生降雨。
高层云
高层云厚度较厚，范围也较宽阔，呈现出淡灰至微蓝的幕状云。薄的高层云出现时可以看到昏暗不清的日月轮廓，好像隔了一层毛玻璃；厚的高层云则看不到日月。高层云由水滴、过冷水滴与冰晶混合形成，常由卷层云变厚或雨层云娈薄而成。
雨层云
雨层云低而漫无定形，呈暗灰色，但云层却相当厚，能遮蔽太阳和月亮的光线。云层水平分布范围很广，常布满天空。雨层云底部常伴有碎雨云。同积雨云比较，雨层云比较温和，不会导致冰雹和龙卷风等灾害天气。
层云
层云呈现薄煎饼样的平面形状。层云的厚度可厚可薄，有时还会像蛋糕一样层层叠起，但没有蛋糕那么圆，云的边缘呈现各种不同的形状。
积云
积云一般比较高，像棉絮一样蓬蓬松松的，有的看起来像城堡高塔，有的看起来像花椰菜。当阳光穿过积云时，呈现非常明亮的白色。
层积云
层积云是由片状、团块或条形云组成，个体肥大，结构松散，有时呈波状或滚轴状，犹如大海波涛。层积云呈灰白色或灰色。在云块较薄处可辨认太阳。薄的层积云一般表示天气较稳定，低而厚的层积云往往产生降水，但不太可能形成大型降水。
积雨云
积雨云中不能容纳很多小水滴，当小水滴越聚越多时。就会形成较大的水滴。而当这些较大的水滴变得沉重时，就会形成雨、雪、冰雹，降落到地面。积雨云看起来很高很蓬松。颜色灰暗。如果天空中出现积雨云，电闲雷鸣可能接踵而至。
云与地球气候
尽管在任何时候云层都可以覆盖地球3／4的天空，但云仍然是天气预测中最神秘的因素之一。
云所做的事情不仅仅是降雨飞雪。科学家现在已经认识到，通过吸收和反射阳光，云还有助于控制围绕地球的能量的流动。实际上，飘浮在我们头顶上的云对地球气候的影响比我们想象的要大得多。对云与气候变暖关系的最新研究提供给我们一个如何看待云的新视角，这将有助于科学家更准确地预测未来的气候变化。下面介绍在这方面取得的一些最新研究进展。
云是地球气候的神秘仲裁者
过去研究人员认为云存在的时间相对短暂，因此只把它看作是近期天气变化指标，而非影响长期天气变化的主要因素，但现在他们已经逐渐认识到，云对地球接受多少阳光、将多少阳光反射到太空产生影响，从而对全球气候变化产生影响。目前，科学家正利用卫星、传感器以及科研飞机等观察研究云在阳光和热量之间穿行时会产生什么样的影响。
地球吸收太阳热量，使空气变暖，而云是含有水汽的变暖空气被推向高处时的产物。随着海拔高度增加，大气层越来越冷，而冷空气可容纳的水蒸气较少，一些水蒸气就会沉积在尘粒或盐粒上，凝结成小水滴或冰晶，形成液态或固态的水，这就是云。由于云能散射光线，所以我们可以看到云在天上悠悠飘浮。
穿过云层的阳光给地球表面带来热量，而这些热量最终要散发掉，那么地球是如何排除这些热量的呢?有两个途径，一是直接以红外能量的形式辐射掉，一是被大气中的分子(主要是二氧化碳和水蒸气)以及云中的液态水和冰冻水所吸收。太阳的短波辐射透过大气射入地面，地面增暖后放出的长波辐射被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应，即温室效应，使得地球生命获得需要的光和热。
这种现象也解释了为什么多云的夜晚一般比晴朗的夜晚更暖和，因为地球需要释放白天被困在云层中的热量。
科学家是在20多年前才开始对云的作用产生新的看法的。当时有研究人员怀疑二氧化碳和其他温室气体的产生与燃料化石有关，并使地球变得过热。计算机模型也显示，空气中二氧化碳含量增加会相应提高地球温度，而温暖的空气也将容纳更多的水蒸气，这可能会增加高达50％的温室效应。
不过，在上世纪80年代初，气象学家还不能预测云层对未来长期气候变化的影响。直到1989年，美国科学家公布了他们的研究结果：云对地球的降温作用大于其增加热量的作用，云可使地球表面0.5平方米的地方减少约60瓦灯泡的热量，如果天上没有云，地球可能比现在要热得多。
云可能有助于防止热带地区过热
热带海洋有几个非常炎热的地区，如印度尼西亚附近的西太平洋地区，许多水蒸气在这一地区被蒸发掉，使当地的大气层变得很热。炎热的空气应该会使海洋变得更暖，使更多的水被蒸发掉，产生更多的水蒸气，成为无法控制的恶性循环。然而，这一地区的海水温度很少会超过30℃。显然，在这一地区_一定存在着一个控制这种恶性循环的“刹车系统”，而研究认为起“刹车系统”作用的正是云。热带的一些热点地区的天空产生了大量的积雨云，形成云砧，遮蔽着数平方千米的海域。海洋越热，海洋上空的云砧越多，云砧越多，反射的阳光也越多，也就达到了遏制海洋继续变暖的效果。
气候变暖导致低空云层减少
根据一项新的研究，当海洋变暖时，飘 金星的大气层很厚，所以在金星上白天看不到太阳，晚上看不到星星。前苏联的金星探测器拍摄到的彩色图像表明，金星上的天空是橘红色的。月球上没有大气，所以在月球上看天空总是黑黢黢的。不过，太阳是如此明亮，所以在月球上白天是看不到星星的。在月球上看到的太阳的大小和在地球上看到的差不多，只是更明亮，而且颜色是纯白色的，这是因为月球上没有大气层对阳光进行散射和吸收的缘故。
火星上只有一层稀薄的大气，火星大气里含有许多尘粒，这些尘粒非常轻，到处飘散。火星的天空在白天相当明亮，也是看不到星星的。火星的天空在日落时显示出多种色彩变化。火星探测器“探路者”从火星上拍摄到的彩色图像显示，火星大气层呈现丰富多彩的色彩。
如今我们已经知道，火星的天空在白天是猩红色或明亮的橙红色的，日落日出前后是淡红色的，在太阳即将落下之时是蓝色的。这与地球上的情况正好相反。有时，火星的天空会呈现紫色，这是因为火星云层中微小的水冰粒子对光线产生散射作用的结果。火星天空中的红云是因为火星大气层的尘埃粒子中含有氧化铁分子。
虽然人类一直没能拍摄到木星大气层内的图像，但在一些艺术作品中木星的天空通常被描绘为蓝色的，至少在大气层的最上面部分是蓝色的。环绕木星赤道以上纬度的木星环依稀可见，在大气层下部，太阳被木星的云层所遮蔽，呈现出五彩缤纷的云雾，最常见的有蓝色、棕色和红色。对木星大气层中五色云彩的形成原因有许多理论揣测，但到目前为止都没有明确的答案。土星大气层的上半部分可能是蓝色的，下半部分可能是黄色的。土卫六是太阳系中唯一拥有极厚大气层的卫星。来自“惠更斯”探测器的图片表明，土卫六的天空是淡橘红色的。不过，如果宇航员站在土卫六表面，他看到的土卫六的天空将呈现出一种朦胧的褐色或深橙黄色。
从天王星大气层的颜色判断，天王星的天空可能是浅蓝色的。从海王星大气层的颜色判断，海王星的天空可能是天蓝色的。海王星最大的卫星海卫一也有大气层，但大气层极薄，所以海卫～的天空仍是黑色的，也许在靠近地平线的地方有些淡淡的云雾。
在彗星靠近太阳时，其天空中会发生显著的变化。在近日点时，彗星的冰开始汽化，彗星表面会升起乳白色的云雾。
超乎想象的外星云
据推测，金星的云层完全是由硫酸液滴构成的，火星高而薄的云层是由水冰粒子构成的，木星和土星都有由氨气构成的外层云盖，天王星和海王星的云以甲烷为主。
土星的卫星土卫六上也有云，据认为其主要成分是液态甲烷。“卡西尼－惠更斯号”土星探测器在土卫六上发现了液体循环的证据，包括土卫六两极附近的湖泊和土卫六地表上的河流渠道。
最近的研究还发现，金星的云层中可能有生命存在。美国科学家发表论文称，金星的云层极厚，极有可能支持生命，因此可能存在生命。而在这个星球表面如烤箱般炽热的环境中有生命存在是难以想象的。有科学家认为，飘浮在金星厚而多云的大气层中的微生物有可能在这个有着极端温度环境的星球上生存繁殖，大气层中的硫化物是它们最好的‘防晒保护剂”。
一些科学家甚至建议美国宇航局在执行空间飞行任务时，取回金星上的云的样本，将猜测中的金星生命带回地球。美国加州理工学院教授安德鲁·英格索尔指出，以金星的生存环境来看，金星的确是一个地狱般可怕的地方。但是，对于某种生命形式来说足以致命的辐射，对于另外一种生命形式而言或许就是免费的午餐。他说，“如果你能穿过硫酸云落到金星表面，你会发现它比烤箱更热。金星表面温度足以使铅融化，所以金星表面不会有水。”
有理论推测，金星表面原本有很多水，但由于金星离太阳较近，海洋中的水都被蒸发掉了，最终导致温室效应失控。但这种变化过程可能极其缓慢，就像地球上长期而缓慢的生命进化过程一样，长得足以让金星上的生命向云层中转移，一旦它们在云中站住了脚，生命就会渐渐适应新的环境，就像地球上的生命一样。
两年前，澳大利亚科学家发现了在地球云层中生活和繁殖的细菌，人们由此推测，在金星的云层中可能同样也有微生物生存下来。在漫长的岁月里，随着金星表面变得越来越热，金星云层就成了这颗星球上的生命的唯一避难所。
金星的云层位于大气层极高处，那里的温度和气压都和地球上的环境十分相似，那里甚至还有以浓硫酸形式存在的水。我们现在已经知道地球上的一些酸性环境中也生存着生机勃勃的有机生物，那么金星的云层也很可能是某种形式的生命得以存活的一个栖息地。
金星云层中如果有生命存在，它们所要面对的另一个极大的挑战是来自太阳的强烈紫外线辐射。不过，金星大气构成成分中的硫化物正好是微生物理想的“防晒乳”。科学家猜想，金星云层中的有机生物甚至还有可能将紫外线辐射“纳为己用”，就像地球植物利用可见光来进行光合作用一样。对一种生命形式构成致命威胁的辐射，有可能是另一种生命形式的免费午餐。
虽然目前还不清楚金星的云层中是否真的有生命存在，但科学家相信，只要它们真的在那里，我们总有一天会找到它们。
天上的云就像一座自然艺术走廊，可以变幻出各种形状，或像动物，或像物体，看上去惟妙惟肖，令人不得不感叹大自然的鬼斧神工。
2009年8月，在澳大利亚卡奔塔利亚湾附近，一名摄影师从飞机上拍到一幅绵延上千千米的像管道一样的云的照片(见上页图)。据报道，每年秋天，在澳大利亚昆士兰州的偏远小镇一一伯克顿镇，天空中经常出现这种长长的管状云，并因此吸引来不少游客。其实这是一种被叫做“阵晨风云”的十分罕见的滚轴云。人们曾经在很长时间里都不知道这种奇异的云是如何形成的，直到最近才揭开其神秘面纱。
这是一种特殊的气候构造，是在澳大利亚昆士兰州约克角半岛附近，因海洋和陆地的独特地理位置而产生的。约克角半岛长约800千米，岛尖向北伸入大西洋，左右分别与卡奔塔利亚湾和珊瑚海相连。每年秋天，白天来自东部的信风吹过半岛，深夜又从西部海岸刮过来一股海风，两股风碰撞后产生波状扰动，然后转向西南方进入内陆。早晨，当潮湿的海洋空气从海面升起，遇到进入内陆的海风时，空气冷却、凝结，便形成了滚轴云。有时海风在一天之内会多次进入内陆，于是便形成了多个滚轴云，最多时超过十个，非常壮观。人们在观云时会感觉它们在不停地向后滚动，其实这是由滚轴云的前缘不断形成、后缘不断消失而产生的一种错觉。
以下介绍几种最奇特的云，以及科学家对它们的成因解释。
雨幡洞
雨幡洞是在积雨云、雨层云、高积云和层积云等中高云层中出现的洞状缺口。云层中的水滴或冰晶在下落过程中不断蒸发、消失，在云底形成丝缕条纹状结构，由于这种结构随云飘荡形似旗幡。故得名雨幡洞。雨幡洞的形成是因为云层温度低于0℃。水气迅速聚集形成冰晶并从云层中降落下来，于是在上方的云层中形成一个明亮的洞。
荚状高积云
荚状高积云通常形成在下部有上升气流，上部有下降气流的地方。当上升气流冷却形成的云遇到上方下降气流的阻挡时，云体不能继续向上延展，而且其边缘部分受下降气流的影响蒸发变薄，形成荚状。这是出现在美国华盛顿州雷尼尔山脉的荚状高积云。
粉色UFO状云
这种看上去似UFO的云其实也是荚状高积云。在夕阳的照射下，云层就像被涂上了色彩，宛如粉色的UFO。荚状高积云在多山地区经常出现。此图拍摄于西班牙南部山区上空。
帽子云
当稳定的气流上升越过高山时，云层受到冷却便形成类似帽子的奇特形状，宛若给高山戴上了一顶洁白的帽子。
浪花云
浪花云看上去就像拍打海岸的巨大浪花，非常罕见。通常只持续1～2分钟。当下方较冷的气流和上方较暖的气流相遇时。恰好一股云形成在两股气流交界处。由于上方较暖的气流比下方较冷的气流移动速度快。使云层呈现波动的状态。如果风速恰当，发生在云顶部的波动被推向底部。气流发生旋转，于是形成类似海岸边的浪花形状的云。
波状云
阿姆斯特丹岛是南印度洋上的一座火山岛，尽管该岛最高海拔只有880米。但它对低层云的影响非常明显。当湿润的空气通过小岛时。上升和下降气流形成狭长的荚状云。耸立在大气波的顶部。(大气波是气体的一种形式。在这一形式下空气也能显示出液体的特性。)荚状云顺风移动，在与北方积云汇合前宛如航行在大海上的巨轮身后留下的长达数百千米的波浪。此照片是由美国地球遥感卫星拍摄的。
马蹄状旋涡云
马蹄状旋涡云形成于水平旋转气流。当上升的气流遇到上方的一股水平旋转的气流时。它会突然改变方向，随着水平旋转气流一并旋转开来。这种马蹄状(或新月状)的云非常罕见。马蹄状旋涡云最容易发生在超级雷暴雨区域，因为在那里会产生不断上升的旋转气流。这种云在形成数分钟后就会消失。
乳房云
乳房云园在云层底部出现无数个形似乳房的下垂云状结构而得名，它是由寒冷、充满水蒸气的空气从风暴云上部快速下沉时形成的。乳房云可以沿着任何一个方向延展数百千米。乳房云是暴风雨等恶劣天气出现的前兆，它的出现预示着恶劣天气即将到来。
云街
一排排整齐的云流从海冰的边缘升起，覆盖白令海上空。这种云被叫做“云街”。当从冰上升起的冷空气掠过开阔的海面，被急剧冷却后，这种积云就形成了。随着温度下降，水蒸气凝结成微小的云块，并在强劲的风的作用下，排成整齐的队列。这张卫星图片由美国航天局的Terra卫星拍摄于2006年1月。
观云指南
有兴趣观云的朋友可以仰望天空，观察天空中的云如何不断地变幻形状、不断地在天空中移动。
对于科学家来说，他们更关心的不是云的千变万化的形状，而是云在天空中停留几分钟或几小时后，究竟是化成雨雪降落下来，还是随风渐渐消散，而这些都与云的成因有关。那么，天空中千变万化的云是怎样形成的呢?天空中的哪块云会下雨(或下雪)呢?
云的形成
云是地球大气的构成成分之一，是水蒸气在大气中凝结而成的产物。
云的形成需要两个重要条件：水蒸气和空气中的微粒，如尘粒或浪花中泛起的盐粒。太阳照在地球的表面，水蒸发形成水蒸气，一旦水汽过饱和，水分子就会聚集在空气中的微粒周围，由此产生的水滴或冰晶将阳光散射到各个方向，于是就形成了云的外观。不同的大气条件会形成不同类型的云层，有的云会形成降雨或降雪，有的云只是出现在天空中的变幻万千的美丽云彩而已。
空气在不断地流动，云也在不断地变换位置并改变形状。如果水滴蒸发掉了，或者水滴互相漂散移开了’云也就消失了。有时风也会将飘浮在天空中的云带走。由于大气中不同层面的风力并不相同，所以我们有时看到天空中不同高度的云彩以不同的速度移动。
如果你在一段时间内注意观察天空中的某个部分，你就能看到云形成、移动和改变形状的过程。不过，云的活动并非总是十分明显，有时可能非常缓慢，因此要观察云的变化要有足够的耐心。如果能够借助于延时视频的录像效果，就更容易看到云随时间而改变的过程。
云的分类
对云的最早的科学分类方法是由法国博物学家尚·拉马克于1801年提出的。1929年，国际气象组织以英国科学家路克·何华特于1803年提出的分类方法为基础，按云的形状、组成成分、形成原因等把云分为十大云属，并按其云底高度划入三个云族：高云、中云和低云。
云还可简单地分为四种基本类型：独立分布的积云、层层相叠的层云、羽毛状的卷云，以及会下雨的积雨云，作为划分其他所有类型云的基础。
如何观云
云常伴随着天气系统的发展而变化，因此观云是预测天气的重要手段之一。我们观云应该首先从观察云的形状开始，辨别其云属，然后再观察云的高度和云量。简单地说，云的形状可分为卷状、层状和积状。卷状云是一丝丝 轻薄的云，层状云呈平坦的块状，积状云则是一朵一朵高低起伏的云。需要注意的是，某些云同时兼具两种特征。知道了云的形状，就能判断其云属了。
我们还可以从高度上对云进行辨别。通常出现在摩天大楼和山峰上的云属于低云；卷云的位置最高，属于高云；位于两者之间的云则属于中云。
高云：云底高度为5000米以上。在这一高度冷空气使小水滴凝结成了冰晶。高云又分为卷层云、卷积云和卷云。
中云：云底高度为2500～5000米。因为比高云低一些。所以云中除了冰晶外还有小水滴。中云又分为高层云和高积云。
低云：云底高度为2500米以下。主要由水滴组成。绝大部分降雨都是由低云产生的，在冬天还可能形成雪，雾也归于此类，属于较低空的云。低云又分为层云、层积云、雨层云、积云和积雨云。
卷云
呈现纤细的曲线状，看起来就像卷曲的头发或细绳。你可以透过卷云的空隙处看到天空。卷云一般出现在5000米以上的高空，在这一高度，云中的水滴大多数都变成了冰晶。
卷积云
卷积云几乎全由冰晶组成。卷积云的云块很小，云体白色无影。它由呈白色细波、鳞片或球状细小云块组成云片或云层，常排列成行或成群，很像轻风吹过水面所引起的小波纹。如果天空中的云以卷积云为主，又伴有卷云、卷层云一并出现并进一步发展，常有暴风雨天气出现。
卷层云
卷层云由冰晶形成，是高云族中不易出现的云属。卷层云出现时宛如一层白色薄纱幕张挂手天空，也是唯一会在太阳或月亮周围产生光晕的云层。天空中出现卷层云表明天气形态相当不稳定。
高积云
高积云的外表和卷积云有点相似，为白色到灰白色的块状、叶状或扁球状云块，其体积比卷积云大，常成群、成行、成波状排列。高积云厚薄变化较大，薄的云块呈白色，能见日月轮廊，厚的云块呈暗灰色，日月轮廓分辨不清。薄的高积云稳定少变，一般预示天晴，厚的高积云如继续增厚，融合成层，预示天气将有变化，甚至会产生降雨。
高层云
高层云厚度较厚，范围也较宽阔，呈现出淡灰至微蓝的幕状云。薄的高层云出现时可以看到昏暗不清的日月轮廓，好像隔了一层毛玻璃；厚的高层云则看不到日月。高层云由水滴、过冷水滴与冰晶混合形成，常由卷层云变厚或雨层云娈薄而成。
雨层云
雨层云低而漫无定形，呈暗灰色，但云层却相当厚，能遮蔽太阳和月亮的光线。云层水平分布范围很广，常布满天空。雨层云底部常伴有碎雨云。同积雨云比较，雨层云比较温和，不会导致冰雹和龙卷风等灾害天气。
层云
层云呈现薄煎饼样的平面形状。层云的厚度可厚可薄，有时还会像蛋糕一样层层叠起，但没有蛋糕那么圆，云的边缘呈现各种不同的形状。
积云
积云一般比较高，像棉絮一样蓬蓬松松的，有的看起来像城堡高塔，有的看起来像花椰菜。当阳光穿过积云时，呈现非常明亮的白色。
层积云
层积云是由片状、团块或条形云组成，个体肥大，结构松散，有时呈波状或滚轴状，犹如大海波涛。层积云呈灰白色或灰色。在云块较薄处可辨认太阳。薄的层积云一般表示天气较稳定，低而厚的层积云往往产生降水，但不太可能形成大型降水。
积雨云
积雨云中不能容纳很多小水滴，当小水滴越聚越多时。就会形成较大的水滴。而当这些较大的水滴变得沉重时，就会形成雨、雪、冰雹，降落到地面。积雨云看起来很高很蓬松。颜色灰暗。如果天空中出现积雨云，电闲雷鸣可能接踵而至。
云与地球气候
尽管在任何时候云层都可以覆盖地球3／4的天空，但云仍然是天气预测中最神秘的因素之一。
云所做的事情不仅仅是降雨飞雪。科学家现在已经认识到，通过吸收和反射阳光，云还有助于控制围绕地球的能量的流动。实际上，飘浮在我们头顶上的云对地球气候的影响比我们想象的要大得多。对云与气候变暖关系的最新研究提供给我们一个如何看待云的新视角，这将有助于科学家更准确地预测未来的气候变化。下面介绍在这方面取得的一些最新研究进展。
云是地球气候的神秘仲裁者
过去研究人员认为云存在的时间相对短暂，因此只把它看作是近期天气变化指标，而非影响长期天气变化的主要因素，但现在他们已经逐渐认识到，云对地球接受多少阳光、将多少阳光反射到太空产生影响，从而对全球气候变化产生影响。目前，科学家正利用卫星、传感器以及科研飞机等观察研究云在阳光和热量之间穿行时会产生什么样的影响。
地球吸收太阳热量，使空气变暖，而云是含有水汽的变暖空气被推向高处时的产物。随着海拔高度增加，大气层越来越冷，而冷空气可容纳的水蒸气较少，一些水蒸气就会沉积在尘粒或盐粒上，凝结成小水滴或冰晶，形成液态或固态的水，这就是云。由于云能散射光线，所以我们可以看到云在天上悠悠飘浮。
穿过云层的阳光给地球表面带来热量，而这些热量最终要散发掉，那么地球是如何排除这些热量的呢?有两个途径，一是直接以红外能量的形式辐射掉，一是被大气中的分子(主要是二氧化碳和水蒸气)以及云中的液态水和冰冻水所吸收。太阳的短波辐射透过大气射入地面，地面增暖后放出的长波辐射被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应，即温室效应，使得地球生命获得需要的光和热。
这种现象也解释了为什么多云的夜晚一般比晴朗的夜晚更暖和，因为地球需要释放白天被困在云层中的热量。
科学家是在20多年前才开始对云的作用产生新的看法的。当时有研究人员怀疑二氧化碳和其他温室气体的产生与燃料化石有关，并使地球变得过热。计算机模型也显示，空气中二氧化碳含量增加会相应提高地球温度，而温暖的空气也将容纳更多的水蒸气，这可能会增加高达50％的温室效应。
不过，在上世纪80年代初，气象学家还不能预测云层对未来长期气候变化的影响。直到1989年，美国科学家公布了他们的研究结果：云对地球的降温作用大于其增加热量的作用，云可使地球表面0.5平方米的地方减少约60瓦灯泡的热量，如果天上没有云，地球可能比现在要热得多。
云可能有助于防止热带地区过热
热带海洋有几个非常炎热的地区，如印度尼西亚附近的西太平洋地区，许多水蒸气在这一地区被蒸发掉，使当地的大气层变得很热。炎热的空气应该会使海洋变得更暖，使更多的水被蒸发掉，产生更多的水蒸气，成为无法控制的恶性循环。然而，这一地区的海水温度很少会超过30℃。显然，在这一地区_一定存在着一个控制这种恶性循环的“刹车系统”，而研究认为起“刹车系统”作用的正是云。热带的一些热点地区的天空产生了大量的积雨云，形成云砧，遮蔽着数平方千米的海域。海洋越热，海洋上空的云砧越多，云砧越多，反射的阳光也越多，也就达到了遏制海洋继续变暖的效果。
气候变暖导致低空云层减少
根据一项新的研究，当海洋变暖时，飘 金星的大气层很厚，所以在金星上白天看不到太阳，晚上看不到星星。前苏联的金星探测器拍摄到的彩色图像表明，金星上的天空是橘红色的。月球上没有大气，所以在月球上看天空总是黑黢黢的。不过，太阳是如此明亮，所以在月球上白天是看不到星星的。在月球上看到的太阳的大小和在地球上看到的差不多，只是更明亮，而且颜色是纯白色的，这是因为月球上没有大气层对阳光进行散射和吸收的缘故。
火星上只有一层稀薄的大气，火星大气里含有许多尘粒，这些尘粒非常轻，到处飘散。火星的天空在白天相当明亮，也是看不到星星的。火星的天空在日落时显示出多种色彩变化。火星探测器“探路者”从火星上拍摄到的彩色图像显示，火星大气层呈现丰富多彩的色彩。
如今我们已经知道，火星的天空在白天是猩红色或明亮的橙红色的，日落日出前后是淡红色的，在太阳即将落下之时是蓝色的。这与地球上的情况正好相反。有时，火星的天空会呈现紫色，这是因为火星云层中微小的水冰粒子对光线产生散射作用的结果。火星天空中的红云是因为火星大气层的尘埃粒子中含有氧化铁分子。
虽然人类一直没能拍摄到木星大气层内的图像，但在一些艺术作品中木星的天空通常被描绘为蓝色的，至少在大气层的最上面部分是蓝色的。环绕木星赤道以上纬度的木星环依稀可见，在大气层下部，太阳被木星的云层所遮蔽，呈现出五彩缤纷的云雾，最常见的有蓝色、棕色和红色。对木星大气层中五色云彩的形成原因有许多理论揣测，但到目前为止都没有明确的答案。土星大气层的上半部分可能是蓝色的，下半部分可能是黄色的。土卫六是太阳系中唯一拥有极厚大气层的卫星。来自“惠更斯”探测器的图片表明，土卫六的天空是淡橘红色的。不过，如果宇航员站在土卫六表面，他看到的土卫六的天空将呈现出一种朦胧的褐色或深橙黄色。
从天王星大气层的颜色判断，天王星的天空可能是浅蓝色的。从海王星大气层的颜色判断，海王星的天空可能是天蓝色的。海王星最大的卫星海卫一也有大气层，但大气层极薄，所以海卫～的天空仍是黑色的，也许在靠近地平线的地方有些淡淡的云雾。
在彗星靠近太阳时，其天空中会发生显著的变化。在近日点时，彗星的冰开始汽化，彗星表面会升起乳白色的云雾。
超乎想象的外星云
据推测，金星的云层完全是由硫酸液滴构成的，火星高而薄的云层是由水冰粒子构成的，木星和土星都有由氨气构成的外层云盖，天王星和海王星的云以甲烷为主。
土星的卫星土卫六上也有云，据认为其主要成分是液态甲烷。“卡西尼－惠更斯号”土星探测器在土卫六上发现了液体循环的证据，包括土卫六两极附近的湖泊和土卫六地表上的河流渠道。
最近的研究还发现，金星的云层中可能有生命存在。美国科学家发表论文称，金星的云层极厚，极有可能支持生命，因此可能存在生命。而在这个星球表面如烤箱般炽热的环境中有生命存在是难以想象的。有科学家认为，飘浮在金星厚而多云的大气层中的微生物有可能在这个有着极端温度环境的星球上生存繁殖，大气层中的硫化物是它们最好的‘防晒保护剂”。
一些科学家甚至建议美国宇航局在执行空间飞行任务时，取回金星上的云的样本，将猜测中的金星生命带回地球。美国加州理工学院教授安德鲁·英格索尔指出，以金星的生存环境来看，金星的确是一个地狱般可怕的地方。但是，对于某种生命形式来说足以致命的辐射，对于另外一种生命形式而言或许就是免费的午餐。他说，“如果你能穿过硫酸云落到金星表面，你会发现它比烤箱更热。金星表面温度足以使铅融化，所以金星表面不会有水。”
有理论推测，金星表面原本有很多水，但由于金星离太阳较近，海洋中的水都被蒸发掉了，最终导致温室效应失控。但这种变化过程可能极其缓慢，就像地球上长期而缓慢的生命进化过程一样，长得足以让金星上的生命向云层中转移，一旦它们在云中站住了脚，生命就会渐渐适应新的环境，就像地球上的生命一样。
两年前，澳大利亚科学家发现了在地球云层中生活和繁殖的细菌，人们由此推测，在金星的云层中可能同样也有微生物生存下来。在漫长的岁月里，随着金星表面变得越来越热，金星云层就成了这颗星球上的生命的唯一避难所。
金星的云层位于大气层极高处，那里的温度和气压都和地球上的环境十分相似，那里甚至还有以浓硫酸形式存在的水。我们现在已经知道地球上的一些酸性环境中也生存着生机勃勃的有机生物，那么金星的云层也很可能是某种形式的生命得以存活的一个栖息地。
金星云层中如果有生命存在，它们所要面对的另一个极大的挑战是来自太阳的强烈紫外线辐射。不过，金星大气构成成分中的硫化物正好是微生物理想的“防晒乳”。科学家猜想，金星云层中的有机生物甚至还有可能将紫外线辐射“纳为己用”，就像地球植物利用可见光来进行光合作用一样。对一种生命形式构成致命威胁的辐射，有可能是另一种生命形式的免费午餐。
虽然目前还不清楚金星的云层中是否真的有生命存在，但科学家相信，只要它们真的在那里，我们总有一天会找到它们。