雲旋轉體
雲旋轉體：在雲系、雲塊內部經常出現一些旋轉體，它們才是製造強對流天氣、短時強降雨、冰雹、龍捲風、風切變的主體，由於其作用極其重要，又為了區別於天文學裡專用的“旋轉體”，有必要創建“雲旋轉體”。
目錄
1 雲的凝聚力
2 雲體重力勢能的轉化
3 旋轉體的能量
4 垂直旋轉軸的旋轉體
5 旋轉體與龍捲風
7 旋轉體的製冷效應與強對流
8旋轉體與風切變
9 冰雹、短時強降雨
10 龍捲風的測算
雲塊內部的旋轉體與強對流天氣
雷暴、龍捲風、冰雹等現象通常發生在沒有強冷空氣侵入的午後至午夜，此前因為沒有搞清這些現象的動力來源，氣象學家把這些現象歸結於強對流天氣、大氣不穩定層、風切變等等，被認為是自然界未解之謎，現在公布它們的成因。
1、雲的凝聚力：在大尺度範圍內，雲團內微小水滴、冰晶之間的萬有引力要比它們與N2、O2分子之間的引力大，一個幾十~幾百萬立方公里的雲團所包含的液態水、固態水可能達到幾百萬~數億噸，在空中這些水的萬有引力僅次於地球的重力。水滴和水蒸氣中的H2O分子處於相互交換的親和狀態，由萬有引力和親合力產生了凝聚力，雲團表面就像被一層棉絮包裹，可以阻止N2、O2分子的任意侵入，凝聚力使雲可以長時間聚而不散。在小尺度範圍內，也許這些水滴、冰晶帶有同性電荷相互排斥，或是缺乏凝結核、無法釋放冷凝熱，使大量的水汽不能凝聚成雨滴或雪花。
2、雲體重力勢能的轉化：雲團受浮力和垂直向上的阻力而漂浮移動，午後雲團的頂部被陽光加熱，使其有上升的趨勢，底部遇到了低密度的暖濕空氣，使其加快了下降的趨勢，如果雲團是由柔韌的物質組成，它可以收縮水平尺度、拉伸垂直尺度，但它不是，再加上慣性作用使其無法在水平方向收縮，於是在雲團內部出現了負壓，有了吸引氣體進入的趨勢，因為雲頂氣壓低、密度小不易滿足雲團擴大體積的需要，所以從雲團底部吸入空氣的機會更多，一旦氣流進入，雲團的頂部上升、底部下降，就會釋放出重力勢能。進入雲體內部氣流的流速很小，其動能不足以表達重力勢能，在科里奧利力——地轉偏向力誘導下，氣流盤旋而上在雲團內部形成了形似紡錘的旋轉體，所以它們的旋轉軸大多都垂直於水平面，其線速度代表的動能恰好表達了雲團釋放的重力勢能，以滿足能量守恆定律。
3、旋轉體的能量：旋轉體壁的線速度和離心力最大，會阻止壁外的常壓氣體進入，使氣體只能從旋轉體的旋轉軸進入。一個幾百~幾十萬立方公里的雲團大約含有幾百萬~數億噸液態水、固態水，除去中部高度變化不大的液態水、固態水之外，頂部、底部的液固態水的質量大約有幾十萬~上千萬噸，藉助親合力它們隨雲頂上升、雲低下降，升降的高差可達幾百米~上千米，可釋放幾億~上千億千焦耳的勢能，這相當於幾百~幾萬噸TNT炸藥——小於或大於1顆核子彈的能量。
4、旋轉軸垂直的旋轉體：以往觀測者誤認為旋轉體的旋轉軸是水平的，因為雷達回波圖都像是水平置放的魚雷。問題就出現在這裡：如果從各個方向觀測，旋轉體的投影都是魚雷狀，正說明其旋轉軸是垂直的。還可以這樣證明：a、在旋轉體的正下方或在正上方去探測，其雷達回波一定是圓形，而非魚雷狀狀。b、所有產生冰雹的強對流雲團的雷達回波都像是水平放置魚雷，而產生冰雹的必要條件就是旋轉軸必須是垂直於水平面，否則就不具備產生冰雹的必要條件。
5、旋轉體與龍捲風：如果雲塊的底部比較低，在旋轉軸下出現伸出於雲外的、末端呈尖角狀的吸管，吸管內向上運動的氣流蘊含著可觀的動能，吸管壁積蓄和傳遞轉動慣量，一旦尖角接觸地面、進氣口被封閉，吸入空氣的質量驟減，轉動慣量驅使吸管急劇增加轉速，而慣性力使吸管上部的氣流還在持續向上，吸管底部的壓力差、風速在一瞬間達到了極大值，這很像水錘效應。
雙龍捲，圖中紅線表示旋轉軸，灰線表示旋轉體及其吸管。6、旋轉軸水平的旋轉體、雙龍捲：
當雲塊上下沿水平方向的速度差較大時，旋轉體的旋轉軸趨近於水平方向，沿著旋轉軸方向觀測，雷達回波圖更接近於圓形；垂直於旋轉軸觀測雷達回波圖就像水平置放的魚雷。由於旋轉體兩端的旋轉軸高差很小或是等高，所以兩端都可以大量進氣。這兩個進氣口的旋轉方向恰好相反：一個是順時針，另一個是反時針，所以它們的吸管彼此靠近而不會像繩子那樣相互纏繞，這就是極其罕見的雙龍捲。因為冰晶無法在水平旋轉軸長時間駐留，所以雙龍捲不可能產生冰雹。
7、旋轉體的製冷效應與強對流：紡錘體是高效率的制冷機或熱泵，其內部降溫、體壁升溫，過熱氣體沿著體壁上升。過熱氣體的上升以及旋轉體的增大使雲頂被迅速抬高，這部分雲體急劇膨脹、降溫、冷凝，冷卻了的雲體沿著紡錘體外側迅速下降。在雲頂升高、雲底下沉與紡錘體擴大體積之間，是個正反饋過程，加快了雲團釋放重力勢能的速度，從外部可以看到雲體在迅速的升高、降低，所以被認為是“強對流”。利用氣體動能學可以計算熱泵機制在旋轉體內製造的溫差。
8、旋轉體與風切變：隨著轉動慣量、慣性力的耗盡，旋轉體就會崩解，隨後旋轉體內的冷空氣盤旋著向下傾瀉，在北半球，在旋轉體東出現西南風，西出現東北風，南出現西北風，北出現東南風，在旋轉體正下方冷氣從頭頂吹到腳。此外，雲塊所處的高空風力比地面大，旋轉體下泄的冷空氣還包含了高空的風力，也就是它還把高空的風力帶到了地面，所以風力就更加強大。
9、冰雹、短時強降雨： 如果雲塊底部比較高、在降雨之前已經產生了垂直的旋轉體，它使雲團底部吸入的氣體降溫、冷凝出水滴，變成冰粒、積累變大。在轉動慣量的作用下，溫度低、密度高、質量大的物質——包括低溫的O2、N2分子、水滴，冰粒被富集到旋轉體的軸線上，反覆翻騰凍結成冰雹，直到這些冰雹的重力大於上升的風力才墜落到地面。
如果旋轉軸稍有傾斜，那些大小不一的冰雹可能就是在這種雲團內形成的。
如果雲團旋轉軸很接近垂直，容易篩選出尺度接近的大冰雹。
因為冰雹產生於旋轉體的軸線，所以它們分布在一條線上。
如果沒有或產生的冰雹很少、很小，在冰雹沒有落地之前就全部融化，就是短時強降雨。
10、龍捲風的測算：龍捲風的尺度小、壽命短，出現的幾率小，要想全面測量它的所有數據十分困難，至今可能還沒有獲得一個龍捲風的全部數據。一個新的物理學說會對龍捲風的精確觀測起到決定性的作用，這就是“氣體動能學”，請點擊連結查閱有關公式。
