冰雹的形成：

當有強烈的上昇氣流（旺盛的對流雲）時，

雲層裡的水氣被強烈的上昇氣流快速舉升到高空，

隨著高度的增加，氣溫會逐漸降低。

因為氣流上昇時（的絕熱膨脹過程使得）溫度下降，

每升高100公尺氣溫約降低 0.67℃。

使得水氣（小水滴）因為氣溫驟降而凝結成『冰』（非常小的冰球）。

當冰雹體積/重量 逐漸增加（重力增加，速度漸緩）

到上昇氣流無法支撐時，就會開始下降。

降落過程中（溫度漸增）雖有部份冰雹會融化，

但是更多水氣再被氣流舉昇，凝結成冰，形成更大的冰雹。

而當上昇氣流又無法支撐時，又再落下，如此重複循環。

當冰雹在 強烈上昇氣流中上下往返多次運動時，

體積就像滾元宵般越滾越大！當最後上昇氣流已經完全無法再支撐時，便又落下。

冰雹雖由於重力而落下，但是氣流會對其產生阻力，

一般空氣阻力與 速度 v 的平方及物體的截面積 A=πr² 成正比。

空氣阻力 Fr = 常數 *空氣密度* πr² *v²

重力 Fg = 冰雹密度* 4/3 *πr³ * g

最後 當阻力等於重力時，也就是合力為零，以等速度落下（稱終端速度）。

因此 終端速度的平方 會隨著 冰雹重量而增加（越大的冰雹速度越大）。

當冰雹半徑變為 4倍時，體積增加為幾倍呢？重量增加為幾倍呢？

截面積增加幾倍呢？ 因此 速度增加幾倍呢？

最常見的冰雹大小以直徑半吋（1.27公分）居多，最大也可達數吋。

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估算一下終端速度：

空氣密度 約 1.293 ×10^-3 g/m³ , 直徑 2.5公分

取常數 = 1 , 可得 v = 11 m/s (以 45°拋出，可拋 13公尺遠）

比直徑 0.1公分的雨滴，速度大 5 倍。

但是雨滴接觸到 地面時（與地面碰撞），作用時間較長。

但冰雹則作用時間短 ，因此 作用力 又增大許多。

於 民國 87年 二月 18日 清晨， 嘉義 新港 飼養 五千餘頭大鵝的 蔡先生，

欣賞冰雹情景後發現，150隻 重約 8 公斤的鵝 被冰雹擊斃。（好可怕！）

歡迎批評指教！電子郵件 ： 請按 hwang@phy03.phy.ntnu.edu.tw

作者：國立台灣師範大學 物理系 黃福坤

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