为什么下雨前云会变黑?

Question

在即将下雨时，是什么原因导致云的颜色变深?非降水云(如积云、层云)往往是白色的，但雨云在下雨前会变成灰色和几乎黑色。这些云有什么不同?

资料来源:维基百科。

Answer 1

晴朗天气的积云是白色的，因为有一条清晰的路径让阳光从云层反射到你的眼睛。即使它们有很多，它们也不是垂直发展的，光子仍然可以从它们身上散射到你身上。

当积云发展成高耸的积云和积雨云时，它们在水平方向上广泛分布，而且高度相当高(强对流的顶部会冲到平流层，而热带地区的对流由于对流层顶更高，可以达到更高的高度)。一个已开发的CB云还具有一个铁砧。这些云在光学上也很厚，充满了云水、雨、雪和冰。

为了让云呈现白色，代表整个可见光谱的光子必须能够到达你的眼睛。对于厚度可观的光学厚云来说，传输不是一个选择。注意，云的物理厚度和密度都会增加它的光学厚度。这意味着，如果云的大小不变，但云中的雨滴越来越大，它在光学上就会变得更厚，看起来更黑。如果没有从太阳到你能看到的云表面的路径，散射就不是一个选择。水发射红外线，所以发射是不可能的。如果可见的光子不能从云层到达你的眼睛，那么云就会显得很暗。雨云中水成物(雨滴、雪、冰雹)的存在将进一步减少传播并使云变暗。

把它们放在一起，随着白色积云的增长，变得数万英尺高，如果太阳在云的你这一边，它仍然是白色的。如果太阳在云的后面(通过云传输)，它会显得更暗。当云层水平变厚时，传输会减少，如果你不在一个位置观察散射，云层就会变暗。一旦铁砧开始形成，如果你在风暴附近的任何地方，你很可能处于阴影中，可能没有散射太阳的路径——>云——>眼。

在你发布的照片中，太阳似乎在风暴的后面。你可以看到图像左上方的铁砧边缘是明亮的白色，你可以看到来自太阳的散射。当你看到铁砧朝向风暴时，它变暗了，因为现在你看到的是通过铁砧传输的光子，更少的光子进入你的眼睛。上升气流的颜色也类似，一些浅色区域有散射，而大部分表面由于没有散射和低透射而相当暗。在风暴下，你会看到一些明亮的云被太阳散射。你可以看到这个光谱看起来不是很白，这是不同波长散射不同的结果(这种效应会产生人们与冰雹联系在一起的绿色光环，这实际上只是与高风暴造成的长路径长度和光子到达你眼睛所需的多次散射有关)。

Answer 2

在雨区之外，可能是晴天，与阳光照射的背景相比，云可能看起来非常暗。一旦云层移到头顶开始下雨，眼睛就会适应光线减弱——瞳孔会放大——所以看起来不那么黑了。这可能不是下雨前云看起来更暗的唯一原因，但它是原因之一。