Douglas Wesley, leitender Meteorologe im Cooperative Program for Operational Meteorology, Education and Training (COMET) der University Corporation for Atmospheric Research, erklärt:
Bild: RON HOLLE, Wolkenkatalog der Universität von Illinois
SCHWEBENDE WOLKEN.Die Wasser- und Eispartikel in den Wolken, die wir sehen, sind einfach zu klein, um die Auswirkungen der Schwerkraft zu spüren. Infolgedessen scheinen Wolken in der Luft zu schweben.
Wolken bestehen hauptsächlich aus kleinen Wassertröpfchen und, wenn es kalt genug ist, aus Eiskristallen. Die überwiegende Mehrheit der Wolken, die Sie sehen, enthält Tröpfchen und / oder Kristalle, die zu klein sind, um eine nennenswerte Fallgeschwindigkeit zu haben. Die Partikel schwimmen also weiter mit der Umgebungsluft. Für eine Analogie näher am Boden, denken Sie an winzige Staubpartikel, die, wenn sie gegen eine Welle von Sonnenlicht betrachtet, scheinen in der Luft zu schweben.
Tatsächlich reicht der Abstand vom Zentrum eines typischen Wassertropfens zu seinem Rand – sein Radius – von einigen Mikrometern (Tausendstel Millimeter) bis zu einigen zehn Mikrometern (Eiskristalle sind oft etwas größer). Und die Geschwindigkeit, mit der ein Objekt fällt, hängt von seiner Masse und Oberfläche ab – weshalb eine Feder langsamer fällt als ein Kieselstein mit dem gleichen Gewicht. Bei Partikeln, die ungefähr kugelförmig sind, ist die Masse proportional zum gewürfelten Radius (r3); Die nach unten gerichtete Oberfläche eines solchen Partikels ist proportional zum quadratischen Radius (r2). Wenn also ein winziger Wassertropfen wächst, wird seine Masse wichtiger als seine Form und der Tropfen fällt schneller. Selbst ein großes Tröpfchen mit einem Radius von 100 Mikron hat eine Fallgeschwindigkeit von nur etwa 27 Zentimetern pro Sekunde (cm / s). Und weil Eiskristalle unregelmäßigere Formen haben, sind ihre Fallgeschwindigkeiten relativ geringer.
Vertikale Aufwärtsbewegungen oder Aufwinde in der Atmosphäre tragen ebenfalls zum schwebenden Erscheinungsbild von Wolken bei, indem sie die geringen Fallgeschwindigkeiten ihrer Bestandteile ausgleichen. Wolken bilden sich im Allgemeinen, überleben und wachsen in Luft, die sich nach oben bewegt. Aufsteigende Luft dehnt sich aus, wenn der Druck darauf abnimmt, und diese Ausdehnung in dünnere Luft in großer Höhe bewirkt eine Abkühlung. Durch ausreichende Kühlung kondensiert schließlich Wasserdampf, was zum Überleben und Wachstum der Wolken beiträgt. Schichtförmige Wolken (solche, die stetigen Regen erzeugen) bilden sich typischerweise in einer Umgebung mit weit verbreiteter, aber schwacher Aufwärtsbewegung (z. B. einige cm / s); Konvektive Wolken (solche, die Schauer und Gewitter verursachen) sind mit Aufwinde verbunden, die einige Meter pro Sekunde überschreiten. In beiden Fällen reicht jedoch der atmosphärische Aufstieg aus, um die geringen Fallgeschwindigkeiten der Wolkenteilchen zu negieren.
Eine andere Möglichkeit, die relative Leichtigkeit von Wolken zu veranschaulichen, besteht darin, die Gesamtmasse einer Wolke mit der Masse der Luft zu vergleichen, in der sie sich befindet. Betrachten Sie eine hypothetische, aber typische kleine Wolke in einer Höhe von 10.000 Fuß, die einen Kubikkilometer umfasst und einen flüssigen Wassergehalt von 1,0 Gramm pro Kubikmeter aufweist. Die Gesamtmasse der Wolkenteilchen beträgt etwa 1 Million Kilogramm, was in etwa dem Gewicht von 500 Automobilen entspricht. Aber die Gesamtmasse der Luft in demselben Kubikkilometer beträgt etwa 1 Milliarde Kilogramm – 1.000 mal schwerer als die Flüssigkeit!
Obwohl typische Wolken viel Wasser enthalten, wird dieses Wasser kilometerweit in Form winziger Wassertröpfchen oder Kristalle verteilt, die so klein sind, dass die Wirkung der Schwerkraft auf sie vernachlässigbar ist. Von unserem Standpunkt am Boden aus scheinen Wolken am Himmel zu schweben.
Antwort ursprünglich geschrieben 31. Mai 1999
