Хмари мають величезну вагу, але вони тримаються в небі й не падають: чому так відбувається

Можливо, ви задавалися коли-небудь питанням: "Яким чином хмари тримаються високо в небі й не падають на землю?". Можливо, це пройшло повз ваші вуха в школі, або ж ви отримали неправильне пояснення цьому явищу: хмари пливуть по небу, тому що вони менш щільні, ніж повітря під ними. То чому ж хмари, що мають величезну вагу, можуть перебувати в небі насправді? Про це пише IFLScience.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Коли повітря біля поверхні Землі нагрівається, воно починає підніматися вгору і забирає з собою водяну пару, яка є менш щільною, ніж гази, що оточують його, такі як азот і кисень. Таким же чином, наприклад, можуть підніматися вгору повітряні кулі, наповнені гарячим повітрям.

Уявіть собі повітряну кулю, яка перебуває під водою, а потім піднімається на поверхню і зупиняється там. Це відбувається тому що повітря всередині неї приблизно такої самої щільності, як і повітря навколо неї. Або ж воно недостатньо щільне, щоб куля потонула, або ж у ньому не така низька щільність, щоб куля продовжила летіти вгору. Якщо наповнити кулю менш щільним гелієм, то вона полетить далі.

Але повітря, і водяна пара, що міститься в ньому, не завжди відлітає вгору і з нашої атмосфери, як гелій, досягаючи висоти, на якій він має приблизно ту саму густину, що й повітря навколо нього. За низької температури відбувається охолодження повітря і з водяної пари утворюються краплі води та льоду. Їх так багато, що це дозволяє формуватися хмарам, які видно завдяки тому, що світло відбивається від великої кількості крапель води.

Але з усього об'єму хмари краплі води становлять лише невелику частину об'єму хмари. У звичайній хмарі міститься приблизно 0,5 грама води на кубічний метр. Тому, наприклад, хмара об'ємом 1 кубічний кілометр важитиме 500 тонн.

То яким же чином така дуже важка громадина може залишатися в небі й не падати вниз? Краплі води в хмарах не впливають на вагу повітря навколо них загалом. Численні краплі всередині хмари можуть мати величезну вагу, але для окремої краплі це не має значення. Вони залишаються в повітрі через велику площу поверхні. Висхідної сили опору повітря достатньо, щоб підтримувати низьку кінцеву швидкість для маленьких крапель. У результаті менші краплі постійно падають, але їх легко підштовхує вгору повітря під ними.

Але цей процес не триває вічно. Краплі всередині хмари стикаються і стають більшими. Коли це відбувається, вага крапель порівняно з площею поверхні збільшується, і краплі падають, причому опору повітря вже недостатньо, щоб уповільнити їхній рух. Як тільки радіус краплі перевищує 0,1 мм, опору повітря, що рухається вгору, стає недостатньо для протидії гравітації, і починається дощ.

Як уже писав Фокус, учені знайшли щось у хмарах, що може змінити погоду на Землі. Дослідники вважають, що ця знахідка може призвести до більшого утворення хмар, а, отже, до збільшення опадів і більш прохолодних умов.

Також Фокус писав про те, що в хмарах на Венері вчені виявили сполуку, яка відповідає за появу загадкових плям в атмосфері планети. Ці плями в хмарах другої планети від видно тільки в ультрафіолетовому світлі.