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根据物理学中非均匀的混合气体的理论，本文得出了一个水汽相对运动方程和一个比湿方程。前者显示自由大气中的水汽会由于比湿、气压、温度分布的空晨不均匀和受力不等而产生相对于干空气的运动。这个方程还可以说明大气中层状云多，锋面附近、低压区、台风区多雨和台风眼中无雨等现象。比湿方程可用于计算由上述相对运动导致的空气比湿的变化。而承认本文提出的物理模型也就要求对已有的大气水分环流和降水机制作重要修正。