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1.“非常规水源”，潜在水供应或可助全球四分之一人口
天上有河？
没开玩笑，天上真的有河。它不是把牛郎织女分割开来的银河，也没有喜鹊搭成的长桥，它是一条条真正的大河。这些河流位置飘忽，有大有小，有些长几千公里宽数百公里，它一次输送的水量是长江的三倍。
它们每天都在我们头顶以每小时50公里的速度奔流，它们是大气层的水气输送通道，是实实在在的天河。
横跨太平洋上空的天河
空气中的水
当你戴着眼镜从凉爽干燥的空调房间走到户外，或者从开着冷气的汽车上下来，会立刻感到视线模糊，这是因为户外空气中的水蒸气凝结在冰冷镜片上的结果。
水气会在冰冷的镜片上凝结
如果你在户外吃冰棍儿或雪糕，也能发现它“冒出蒸汽”来。事实上“蒸汽”并不是从雪糕散发出来的，那是空气中的水分子在雪糕周围遇冷凝结形成的雾气，跟天上云的形成是相同的道理。
雪糕周围的“蒸汽”也是水气凝结的结果
有许多例子证明空气中有水，有些水我们能看得见，有些空气看起来透明，实际上它也含有水。比如说冬天我们能看到呼出的水气，夏天就看不见。
空气中有多少水？
据科学家们计算，地球的大气层中的水约是地球总水量的0.001?看起来不多？要知道咱们地球总共有13.86亿立方千米的水，这么算起来，地球大气里时刻都有超过13000立方千米（也就是13万亿吨）的水！
大气里的水比全部江河水多5倍
单看这些数字也许不直观，我们拿两个直观的例子来进行比较：长江是我们最大的河流，它平均每年的总流量约为9600亿立方米，大气中的水气差不多是14条长江的年输水量；每时每刻，大气中的水是地面所有江河总水量的6倍！
空气中的水从哪里来？
大气层中的水气是地球水循环的一个重要部分，它们都是从陆地和海洋蒸发到空气中的。
我们来做一个实验：将一个干净的塑料袋套在阳台盆栽的枝叶上，然后将袋口扎紧，过一个小时你就会发现，塑料袋的内部布满了小水滴。水是从哪里来的？它是由植物的叶子通过蒸腾作用蒸发到空中，如果我们不给它套上袋子，就看不到花草树木时刻蒸发的水气。事实上植物为了吸取土壤中的养分，它们时刻都需要通过蒸腾从地下抽取水，一颗大橡树一年蒸发的水就达151吨；在生长季节，1亩玉米一天就能蒸发2.5吨水。
做一个植物蒸腾小实验
除了植物通过蒸腾作用向空气释放水气，江河湖海、草原湿地、两极冰川、包括我们的皮肤也时刻向空中蒸发水气。因为地面物体的蒸发，大气层中的水气才得以基本保持总量不变。地球表面每年都有约49.5万立方千米的水通过大气进行循环，这相当于空气中的全部水分被清除并每年补充至少38次。
地面及海面的蒸发为大气提供了无尽的水源
云为什么不掉下来？
水蒸气是单个的水分子，它极小，所以我们平时看不见它。只有当水分子遇冷凝结在一起形成大的分子团时，我们才能在空气中看到一个一个的小水滴，这些小水滴在贴近地面时被称为雾，在天上被称作云。
云海
都知道空气有重量，云由小水滴组成，水比空气重，因此云也是有重量的。云有多重？你在阳光灿烂的日子看到的白色蓬松、像棉花般漂亮的积云，它每立方米空气中有0.5克水，一个天空中长宽高约1公里的云团（这样的云团并不大），它的重量将达到500吨，这差不多是100头大象的重量！这么重的东西为什么不掉下来？
称一称云有多重
空气的密度比水蒸气更大，海平面每立方米干燥空气的重量约1.29千克，而在同样条件下水蒸气的密度只有0.6千克/立方米。混合了水蒸气的潮湿空气更轻，它会上升到高空。
浮在头顶的云层含有水蒸气和云滴，云滴是一小滴冷凝水。这些水滴太小，不能作为降水落下来，但它们聚集在一起就形成了可见的云。水在天空中不断蒸发和凝结，如果仔细观察云，你可以看到其中一些部分消失（蒸发），同时其他部分正在生长（冷凝）。云中的大部分冷凝水不会降水，因为它们的下降速度不足以克服支撑云层的上升气流，与此同时，云滴在下降的过程中会释放热，包裹在周围的热空气也会像热气球一样托起它。
积云
雨是怎么掉下来的？
一个雨滴由数百万个小云滴凝结而成。一些微小的云滴会凝结在细小的灰尘、盐或烟雾颗粒上，以这些颗粒充当核心。当颗粒碰撞云层中的其它云滴或水蒸气时会形成大水滴，并且越长越大。只要发生的碰撞足够多，水滴的重力会超过下方热气流托举它上升的力，它将作为雨从云中掉下来。
雨是什么形状的？
你可能会说：这还不简单！下面圆圆、上头尖尖......小朋友都知道。实际上，你说的是从水龙头落下的水滴而不是雨滴。嗯，半空中普通的雨滴实际上更像是一个汉堡包！
这是水滴的样子，不是雨滴
半径小于1毫米的毛毛雨都是圆球形的；当小雨滴互相碰撞聚成2~3毫米直径时，它的底部会因为空气阻力变得平坦；随着雨滴继续长大，它的底部开始向内凹陷，变成汉堡包的样子；当雨滴长到4~5毫米直径时会变成降落伞的样子，紧接着发生崩溃，碎成较小的水滴。
不同大小雨滴的形状
降雨的分布
如果天上所有的水同时变成雨降落到地面，大约只能形成2.5厘米的积水，看起来并不多，为什么经常造成洪涝灾害？这是因为地球上的降雨非常不均衡。
有些地方，一年中难得见到几次晴天，太平洋中部夏威夷waialeale年平均降水约1140厘米，最多的一年达到惊人的1630厘米，差不多相当于每天下5厘米的雨。waialeale是世界上降雨最多的地区吗？不是，在印度东北部乞拉朋齐，这里最多的年降水量达到2646厘米，它被称为“世界雨极”。
东南沿海地区经常会遭遇豪雨
与此同时，有些地方被称为“旱极”。由于气压带和地形的影响，像北非的撒哈拉沙漠、中东地区、智利高原以及我们的塔克拉玛干沙漠盆地，每年的降水量仅有几十毫米甚至几毫米，蒸发量却达到3000毫米以上。
为什么会这样？
首先这与降雨的形成机制有关。降雨首先要有潮湿的空气，水气还要能够凝结、空气中要有盐分或灰尘作为凝结核、水滴要大到能够掉下来。如果一个地区处于高压脊控制、上空的空气干燥，就不存在下雨的基本条件；如果有水蒸气但温度很高，水气不能凝结；空气中很干净、没有凝结核也无法形成雨滴。
人工降雨就是在云中制造凝结核
其次降雨与地形有关。当潮湿的空气遭遇高山阻挡，气流会将云层向上推，云滴越往上走温度越低，低温造成水气凝结，于是在山的迎风面形成地形雨。印度的乞拉朋齐地区就是这样的例子，北部的喜马拉雅山脉阻挡了印度洋暖流水气北上，潮湿的空气在山南聚集形成大量降水。与之相对照，由于帕米尔高原、天山山脉、昆仑山脉和祁连山的阻挡，大气中的水气被拦截，是造成塔克拉玛干沙漠极度干旱的主要原因。
地形雨
暖湿空气发生对流、或是遭遇冷空气的阻挡，也会发生水气凝结形成降雨。
天空的河流
天空广阔高远，为什么空气中的潮湿水气不能做到雨露均沾？这是因为天空河流尽管没有固定河道，但还是基本符合地球大气的运行规律，且形成降雨还需要符合许多苛刻条件。
天空河流大多发端于宽阔温暖的海洋，太阳充足的光照辐射蒸发海面，将大量水蒸气推送到天空，同时由大气环流和季风输送到遥远的地方。太平洋、大西洋和印度洋中部的宽阔海面为水气生成创造了前提，而地中海水面狭窄、蒸发量不足，加之副热带高压影响，是中东地区和撒哈拉干燥气候的重要因素。
2002-2019年全球雨带的变化
鉴于以上原因，天空河流大多形成于太平洋、大西洋北部、印度洋、环赤道地区以及南半球亚热带洋面上，它为东亚、东南亚、南亚部分地区、中北美洲、亚马孙流域、西欧、和非洲刚果河流域带去了丰沛的降水，它们覆盖的地球周长不到10％，却占到全球总径流量的22％左右，在全球水循环中起着核心作用。
天空的河流
总结：
通过本文，我们大致了解了空气中的水气、云的形成，以及降雨的条件，我们知道天空中有13万亿吨水，这些水每年会循环近40次，这些水循环是全世界各地降雨的重要原因。
世界各地的降雨是有规律的，水气会在温暖的大洋上形成云团，然后通过大气环流运输，进而形成天空河流，这些天河输水量极其巨大，有些能一次输送亚马逊河一年的水量。
人类可以改变天河走向，使其为我们所用吗？
很遗憾，人类目前还没有能力影响大气环流，也无力改变天河的走向和路径。我们没办法将在大气层流淌的丰沛水流引到干旱地区，让雨水滋润沙漠、灌溉土地——天河中绝大多数的降水要么回落大海，要么给一些地方带来洪灾，成为极端降水事件的主要原因。即便是天河频繁光顾的北美洲地区，由于西海岸山脉阻隔与副热带高压的叠加影响，依然造成干燥炎热的沙漠和“死亡谷地”。
将沙海变绿洲是无数人的梦想，前提是你需要有雨水
大自然的力量是巨大的，我们现在无力改变它。随着技术的发展，或许未来科学家们可以跟踪预报天河走向，掌握特定区域间水气输送规律，然后通过人工降雨的办法拦截潮湿空气，使之为我所用，为西北和北部干旱地区的生产和生活服务。
2.水在太阳系并不稀罕
在飞掠冥王星后，“新视野”号开启了柯伊伯带之旅。
“新视野”号又有新发现！美国和法国科学家携手，借助“新视野”号提供的数据，在冥王星表面发现了氨存在的证据。研究人员在最新一期《科学进展》杂志上指出，这或许暗示着冥王星表面之下存在液态水。
当然，冥王星并非太阳系中唯一一个可能存在地下水的星球。木星的卫星木卫二、木卫四和木卫三以及土星的卫星土卫二和土卫四等，都显示出其内部存在类似液态水的“蛛丝马迹”。
中国科学院上海天文台研究员孔大力对科技日报记者表示：“水是人类生命的源泉，这种潜在的丰富液态水对于我们在宇宙中寻找外星生命具有重要意义。”
冥王星表面发现氨
“新视野”号探测器是由美国国家航空航天局（nasa）于2006年发射的行星际太空探测器，其首要任务是飞掠冥王星以了解更多有关这颗遥远矮行星的信息；其第二个任务是研究柯伊伯带天体。发射后，“新视野”号飞掠木星，然后进入休眠模式，于2015年到达冥王星。随后，该探测器一直停留在冥王星附近，直到2016年底开启前往柯伊伯带的漫长征程。
在最新研究中，科学家们对“新视野”号飞掠冥王星时发回的数据进行深入研究，发现了氨。研究人员主要研究了冥王星表面之下名为“维吉尔沟槽”（virgil fossa）的区域——其呈现红褐色，这暗示其表面可能存在氨。“新视野”号提供的冥王星表面的近红外光谱表明，该区域表面的确有一些水冰和一些氨。
这次研究的参与者、nasa艾姆斯研究中心的行星科学家克里斯蒂娜·达勒·奥尔博士说：“氨是由氮和氢组成的化合物，是许多生物过程的基础，能降低水的冰点。”
孔大力进一步解释称：“氨和其他溶质的存在可以降低水的冰点，使水以液态存在的可能性增加。因此，发现氨增加了外星世界拥有液态湖泊或海洋的可能性。”
研究人员指出，冥王星表面存在氨表明，由于低温火山作用，这颗矮行星的表面之下可能存在液态水。在低温火山作用中，与氨混合的水要么被喷出，要么从裂缝流到周围区域。冰和氨的间距表明，水也可能被推到该地区的几个通风口。
研究人员强调说，尽管冥王星的表面温度为零下230摄氏度，但由于其内核放射性衰变产生的内部热量，冥王星有可能含有地下水。
据俄罗斯卫星网6月9日报道，除氨之外，研究人员还推测，冥王星上有海洋、脱氧核糖核酸、核糖核酸和氨基酸等有利于生命形成和进化的条件存在。
有多个含液态水的星球
日月盈昃，辰宿列张。当然，冥王星并非太阳系中唯一一颗科学家认为可能存在地下水的星球。木星的卫星木卫二、木卫四和木卫三以及土星的卫星土卫二和土卫四，都显示出其内部含有液态水的迹象。而且，和有些星球相比，地球上的水资源显得有些“小巫见大巫”。
单凭目前观测的结果来看，太阳系内含水量最多的星球应该是木卫二。其他的几个星球虽然根据估算含水量也远超地球，但由于缺乏直接的观测证据，所以只能排在木卫二之后。
科学家们对“旅行者”号探测器提供的探测数据进行研究后发现，木卫二所拥有的水资源比地球还多，堪称一颗不折不扣的“水球”。
木卫二“欧罗巴”是木星的第四大卫星，该星球表面覆盖着一层厚厚的冰层，科学家们估计冰层有50公里深，冰层下面可能有一个太阳系内最大的液态水海洋，估计深度为80—170公里，含水量约为地球的两三倍，是太阳系目前所发现的含水量最多的天体。
不过，木卫二的含水量与其邻居、太阳系内最大的卫星木卫三“盖尼米得”相比，又显得相形见绌了。通过研究木卫三上极光的微小偏移，科学家推断木卫三拥有巨大的地下海洋。据估计，木卫三厚约15万米的冰盖下，藏有一片咸水海洋，深度约10万米，为地球海洋的10倍，液态水的含量可能超过了地球的30倍。
此外，天王星的质量约为地球的14.5倍，科学家推测，天王星上可能有一个深度达一万公里、温度高达6650摄氏度，由水、硅、镁、含氮分子、碳氢化合物及离子化物质组成的液态海洋，估计含水总量约为地球质量的9.3—13.5倍。
太阳系的水从何而来
那么，这些星球上的水从何而来？
许多人通常都会有一种先入为主的观点，认为水在太空中是比较稀缺的资源，然而，事实并非如此。
孔大力解释说：“水是宇宙中普遍存在的分子成分。由于氢和氧两种元素在宇宙中的丰度都非常高，因此，星际空间中本身就富含水分子。此外，整个太阳系形成于巨大的星际分子云，因此，太阳系中从一开始就拥有大量水。在较靠近太阳的行星和卫星上，由于温度较高，往往难以在其表面留住水。但在太阳系距离太阳较远的地方，比如木卫二上，温度足够低，所以水可以大量地以固态或液态存在。”
据悉，仅就目前我们所知道的，太阳系内保有的总水量，大约是地球上水量的10万倍至20万倍，而地球的含水量大约为13.8亿立方千米。
在太阳系的其他星球上发现水对我们来说有何意义呢？
孔大力表示：“其他星球上的水，代表了这些星球可能存在生命，也为未来星际探索和旅行原位开发和利用太空水资源提供了可能。”
宇宙浩瀚广阔，有无数的星系和星球，因此科学家一直坚信，我们地球上的生物并非宇宙中的孤独存在，在太阳系乃至整个宇宙之中，肯定会存在很多其他生命体，只不过我们人类的技术还不够先进，没有发现它们而已。当有一天，我们可以深入木卫三、木卫二、木卫四以及火星和土卫六的表层之下时，或许，会发现生命的痕迹可能遍布整个太阳系乃至宇宙。
路漫漫其修远兮，科学家们仍需要不断上下求索。(本报记者 刘 霞)
3.天文知识之地球-简单篇
在飞掠冥王星后，“新视野”号开启了柯伊伯带之旅。
“新视野”号又有新发现！美国和法国科学家携手，借助“新视野”号提供的数据，在冥王星表面发现了氨存在的证据。研究人员在最新一期《科学进展》杂志上指出，这或许暗示着冥王星表面之下存在液态水。
当然，冥王星并非太阳系中唯一一个可能存在地下水的星球。木星的卫星木卫二、木卫四和木卫三以及土星的卫星土卫二和土卫四等，都显示出其内部存在类似液态水的“蛛丝马迹”。
中国科学院上海天文台研究员孔大力对科技日报记者表示：“水是人类生命的源泉，这种潜在的丰富液态水对于我们在宇宙中寻找外星生命具有重要意义。”
冥王星表面发现氨
“新视野”号探测器是由美国国家航空航天局（nasa）于2006年发射的行星际太空探测器，其首要任务是飞掠冥王星以了解更多有关这颗遥远矮行星的信息；其第二个任务是研究柯伊伯带天体。发射后，“新视野”号飞掠木星，然后进入休眠模式，于2015年到达冥王星。随后，该探测器一直停留在冥王星附近，直到2016年底开启前往柯伊伯带的漫长征程。
在最新研究中，科学家们对“新视野”号飞掠冥王星时发回的数据进行深入研究，发现了氨。研究人员主要研究了冥王星表面之下名为“维吉尔沟槽”（virgil fossa）的区域——其呈现红褐色，这暗示其表面可能存在氨。“新视野”号提供的冥王星表面的近红外光谱表明，该区域表面的确有一些水冰和一些氨。
这次研究的参与者、nasa艾姆斯研究中心的行星科学家克里斯蒂娜·达勒·奥尔博士说：“氨是由氮和氢组成的化合物，是许多生物过程的基础，能降低水的冰点。”
孔大力进一步解释称：“氨和其他溶质的存在可以降低水的冰点，使水以液态存在的可能性增加。因此，发现氨增加了外星世界拥有液态湖泊或海洋的可能性。”
研究人员指出，冥王星表面存在氨表明，由于低温火山作用，这颗矮行星的表面之下可能存在液态水。在低温火山作用中，与氨混合的水要么被喷出，要么从裂缝流到周围区域。冰和氨的间距表明，水也可能被推到该地区的几个通风口。
研究人员强调说，尽管冥王星的表面温度为零下230摄氏度，但由于其内核放射性衰变产生的内部热量，冥王星有可能含有地下水。
据俄罗斯卫星网6月9日报道，除氨之外，研究人员还推测，冥王星上有海洋、脱氧核糖核酸、核糖核酸和氨基酸等有利于生命形成和进化的条件存在。
有多个含液态水的星球
日月盈昃，辰宿列张。当然，冥王星并非太阳系中唯一一颗科学家认为可能存在地下水的星球。木星的卫星木卫二、木卫四和木卫三以及土星的卫星土卫二和土卫四，都显示出其内部含有液态水的迹象。而且，和有些星球相比，地球上的水资源显得有些“小巫见大巫”。
单凭目前观测的结果来看，太阳系内含水量最多的星球应该是木卫二。其他的几个星球虽然根据估算含水量也远超地球，但由于缺乏直接的观测证据，所以只能排在木卫二之后。
科学家们对“旅行者”号探测器提供的探测数据进行研究后发现，木卫二所拥有的水资源比地球还多，堪称一颗不折不扣的“水球”。
木卫二“欧罗巴”是木星的第四大卫星，该星球表面覆盖着一层厚厚的冰层，科学家们估计冰层有50公里深，冰层下面可能有一个太阳系内最大的液态水海洋，估计深度为80—170公里，含水量约为地球的两三倍，是太阳系目前所发现的含水量最多的天体。
不过，木卫二的含水量与其邻居、太阳系内最大的卫星木卫三“盖尼米得”相比，又显得相形见绌了。通过研究木卫三上极光的微小偏移，科学家推断木卫三拥有巨大的地下海洋。据估计，木卫三厚约15万米的冰盖下，藏有一片咸水海洋，深度约10万米，为地球海洋的10倍，液态水的含量可能超过了地球的30倍。
此外，天王星的质量约为地球的14.5倍，科学家推测，天王星上可能有一个深度达一万公里、温度高达6650摄氏度，由水、硅、镁、含氮分子、碳氢化合物及离子化物质组成的液态海洋，估计含水总量约为地球质量的9.3—13.5倍。
太阳系的水从何而来
那么，这些星球上的水从何而来？
许多人通常都会有一种先入为主的观点，认为水在太空中是比较稀缺的资源，然而，事实并非如此。
孔大力解释说：“水是宇宙中普遍存在的分子成分。由于氢和氧两种元素在宇宙中的丰度都非常高，因此，星际空间中本身就富含水分子。此外，整个太阳系形成于巨大的星际分子云，因此，太阳系中从一开始就拥有大量水。在较靠近太阳的行星和卫星上，由于温度较高，往往难以在其表面留住水。但在太阳系距离太阳较远的地方，比如木卫二上，温度足够低，所以水可以大量地以固态或液态存在。”
据悉，仅就目前我们所知道的，太阳系内保有的总水量，大约是地球上水量的10万倍至20万倍，而地球的含水量大约为13.8亿立方千米。
在太阳系的其他星球上发现水对我们来说有何意义呢？
孔大力表示：“其他星球上的水，代表了这些星球可能存在生命，也为未来星际探索和旅行原位开发和利用太空水资源提供了可能。”
宇宙浩瀚广阔，有无数的星系和星球，因此科学家一直坚信，我们地球上的生物并非宇宙中的孤独存在，在太阳系乃至整个宇宙之中，肯定会存在很多其他生命体，只不过我们人类的技术还不够先进，没有发现它们而已。当有一天，我们可以深入木卫三、木卫二、木卫四以及火星和土卫六的表层之下时，或许，会发现生命的痕迹可能遍布整个太阳系乃至宇宙。
路漫漫其修远兮，科学家们仍需要不断上下求索。(本报记者 刘 霞)
