我们从小就把云画成一团团羊毛的样子，但很少有人去想过这个问题。

我们小时候就从书中读到，云是一个一个小水滴聚集而成的，或者说是空气中含有太多水气达到一定量（减压）形成了云。从定义上来看，雾和云之间除了高度外好像也没什么区别。

这就产生了一个问题，云，或者说这大量的小水滴，是靠什么聚集在一起的？难道是引力？如果是的话，那又怎么作为一个有清晰边界的紧凑实体与附近的云分开的呢？如果不是，那水气不是应该更均匀的扩散开来（从有到无的渐变）么？

从积云的形成说起

大部分的云都是轮廓分明的，小部分的云（主要和降雨有关的）轮廓不明显^[1]。我们就只说在晴天无风的情况下的积云吧。

积云有一个平坦的底部和一个波涛汹涌的顶部。它主要是上升气流中的水因高度升高而冷凝而成的。打个不太恰当的比方，就好比水中低密度的油滴或气泡不稳定就会上浮，其上方的水会被推开并移动到侧面和下方。如果把油滴（或气泡）染成白色，就有点像积云的样子了(选密度更接近点的两种液体会更明显)

云也是如此。含水气的上升空气密度略低于周围的空气（为什么呢？），不同密度产生了类似于油液外壳的边界，也就是说，上升的暖湿空气湍流把原来的干燥空气向侧面和向下推动，而推动的速度大于其本身扩散的速度，从而形成了比较清晰的边界（具有很强的蒸汽梯度）。

云其实是模糊的

现在大城市里生活的人，很少注意到大雾侵城的景观了，更多的看到的是没有边界的霾。雾与霾看上去最大的不同点，就是雾是有边界的（或者说能看到疏密）。但“迷雾”的边界远没有积云那么清晰。这是为什么呢？

我们能看到云的白色，是因为米氏散射。当水蒸汽过饱和形成云时，直径略大于可见光波长的水滴将太阳光大量散射，形成了白色的云。（与瑞利散射不同，各方向上的米式散射程度跟波长无关，光子散射后的性质也不改变，较大的粒子以大致相同的量散射光谱的所有颜色，因此，米式散射的光线会呈现白色或灰色^[2]。）

那在云的边界发生了什么呢？那里的水蒸汽还没有达到云内部的过饱和的状态，云滴还没形成，可以套用瑞利散射公式^[3]（米氏散射仍然是可用的，瑞利散射可视为小尺寸下的化简公式）：

这么长的公式。。。。。先别急着关掉，小学生也能看懂。。真的。。。只要看最后那个 6 次方就好，意思是散射强度与球粒半径的六次方成正比。

也就是说，当不可见的水蒸汽转变为可见液滴的过程中，随着其尺寸的增大，散射强度极速变强。（这里假设气液尺寸变化的梯度是相对平滑的，实际上变化梯度本身就很大，对，还要考虑液滴密度分布的梯度变化），直至改用米氏散射公式^[4]。

所以，云其实和雾一样是边界模糊的，但从较远处观察的话，6 次方的陡峭变化使得积云云朵的边界看上去很锐利。（BTW，这个边界上的蒸汽和水滴并不是固定的，而是一直在变化中。此外，高层大气中的风比靠近地面的风更不易形成湍流，从而推动云“平着飘”，因此上升的暖湿蒸汽在没有强切风的情况下能较稳定地保持在一起。）

当然，当天空中有很多云，已经能连成片时，层层叠叠的云就看不清边界了。