Douglas Wesley, starszy meteorolog w Cooperative Program for Operational Meteorology, Education and Training (COMET) w University Corporation for Atmospheric Research, wyjaśnia:
Image: RON HOLLE, University of Illinois Cloud Catalogue
pływające chmury.Cząsteczki wody i lodu w chmurach, które widzimy, są po prostu zbyt małe, aby poczuć skutki grawitacji. W rezultacie chmury wydają się unosić w powietrzu.
chmury składają się głównie z małych kropelek wody i, jeśli jest wystarczająco zimno, kryształków lodu. Zdecydowana większość chmur, które widzisz, zawiera krople i / lub kryształy, które są zbyt małe, aby mieć znaczącą prędkość upadku. Więc cząstki nadal unoszą się z otaczającym powietrzem. Dla analogii bliżej ziemi, pomyślcie o maleńkich cząsteczkach pyłu, które patrząc pod kątem promieni słonecznych, wydają się unosić w powietrzu.
rzeczywiście, odległość od środka typowej kropli wody do jej krawędzi-jej promienia-waha się od kilku mikronów (tysięcznych milimetrów) do kilkudziesięciu mikronów (kryształy lodu są często nieco większe). Prędkość, z jaką każdy przedmiot spada, jest związana z jego masą i powierzchnią, dlatego pióro spada wolniej niż Kamyk o tej samej masie. Dla cząstek, które są w przybliżeniu kuliste, masa jest proporcjonalna do promienia sześciennego (r3); pole powierzchni takiej cząstki skierowane w dół jest proporcjonalne do promienia kwadratowego (r2). Tak więc, gdy maleńka kropla wody rośnie, jej masa staje się ważniejsza niż jej kształt i kropla spada szybciej. Nawet duża kropla o promieniu 100 mikronów ma prędkość upadku tylko około 27 centymetrów na sekundę (cm/s). A ponieważ kryształy lodu mają bardziej nieregularne kształty, ich prędkości upadku są stosunkowo mniejsze.
ruchy pionowe w górę lub updrafty w atmosferze również przyczyniają się do unoszącego się wyglądu chmur, kompensując małe prędkości upadku ich cząstek składowych. Chmury na ogół tworzą się, przetrwają i rosną w powietrzu, które porusza się w górę. Rosnące powietrze rozszerza się wraz ze spadkiem ciśnienia, a to rozszerzanie się w cieńsze powietrze na dużej wysokości powoduje chłodzenie. Wystarczające chłodzenie ostatecznie powoduje kondensację pary wodnej, co przyczynia się do przetrwania i wzrostu chmur. Chmury warstwowe (te wytwarzające stały deszcz) zwykle tworzą się w środowisku o szerokim, ale słabym ruchu w górę (powiedzmy, kilka cm/s); chmury konwekcyjne (te powodujące ulewy i burze) są związane z updrafts, które przekraczają kilka metrów na sekundę. Jednak w obu przypadkach wzlot atmosferyczny jest wystarczający, aby zniwelować małe prędkości opadania cząstek chmur.
innym sposobem zobrazowania względnej lekkości chmur jest porównanie całkowitej masy chmury z masą powietrza, w którym ona przebywa. Rozważmy hipotetyczną, ale typową małą chmurę na wysokości 10 000 stóp, składającą się z jednego kilometra sześciennego i mającą zawartość ciekłej wody 1,0 grama na metr sześcienny. Całkowita masa cząsteczek chmury wynosi około 1 miliona kilogramów, co w przybliżeniu odpowiada masie 500 milionów. Ale całkowita masa powietrza w tym samym kilometrze sześciennym wynosi około 1 miliarda kilogramów-1000 razy cięższy od cieczy!
Tak więc, mimo że typowe chmury zawierają dużo wody, ta woda jest rozłożona na kilometry w postaci maleńkich kropelek wody lub kryształów, które są tak małe, że wpływ grawitacji na nie jest znikomy. Tak więc, z naszego punktu widzenia na ziemi, chmury zdają się unosić na niebie.
odpowiedz
