Чарівна подушка ширяє в повітрі. Учені розповіли, чому хмари пливуть по небу

Якщо добре вдивитися в ясне блакитне небо та роздивлятися білі хмаринки на ньому, можна помітити дещо схоже на пір'яні каньйони та повітряні замки із солодкої вати. Однак чому вони насправді мають такий вигляд, ніби підвішені в повітрі, та чи справді вони ширяють над нашими головами, а якщо так, то хто розвісив ці "м'які подушки в небі"? Учені відповіли на ці запитання, пише Live Science.

За словами метеоролога з Національної метеорологічної служби Алекса Ламерса, насправді все це не більше ніж ілюзія. Хмара — це зовсім не подушка, солодка вата або щось іще, що чарівним чином ширяє в повітрі.

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

Насправді, за словами дослідників, хмари — сукупність води й кристаликів льоду. Ці краплі формуються навколо ядра конденсації повітря, яке, по суті, може бути порошинкою або сіллю. Коли насичена водою хмара стає занадто важкою, опади падають на землю у вигляді дощу, снігу або граду. Однак навіть до дощу ці крапельки пробиваються до Землі, але не в такому квапливому темпі.

За словами Ламерса, насправді ці краплі падають дуже повільно. Фактично, все, що падає на Землю, досягає так званої граничної швидкості або максимально можливої швидкості під час вільного падіння. Кінцева швидкість виникає, коли сила опору повітря повністю протидіє гравітації.

Річ у тім, що краплі води настільки легкі, що їхня кінцева швидкість надзвичайно мала — від 18 до 36 метрів за годину для краплі радіусом від 5 до 10 мікронів. Оскільки, як правило, хмари перебувають у стратосфері на висоті десятків кілометрів, цей невеликий зсув униз просто непомітний для наших очей.

Ламерс із колегами порівняв падіння краплини води з порошинками, що кружляють у промені сонячного світла: вони також падають, однак через те, що вони надзвичайно крихітні, це відбувається дуже повільно. За словами професора атмосферних наук в Університеті Рутгерса Марка Міллера, середній розмір краплі води у хмарі в радіусі менший за людську волосину.

Учені зазначають, що дещо протидіє цьому повільному опусканню, а тому виникає ілюзія, ніби висхідні потоки повітря утримують злиплі краплі в підвішеному стані, навіть коли вони поступово падають. За словами Міллера, простими словами, нам здається, що хмари плавають, через те, що вони подають зі швидкістю, меншою або рівною швидкості висхідного потоку в самій хмарі. Тобто частинки падають і підіймаються одночасно.

Дослідники зазначають, що краплі води стають слідами руху повітря: повітря, що підіймається, підштовхує мільйони крапель води, утворюючи хмару. Однак річ не лише в одночасному падінні та підйомі, а й у тому, що хмари з'являються на відносно фіксованій висоті, проте потім коливаються, оскільки повітря змішується з краплями, коли вони випаровуються або конденсуються. Насправді ж, за словами Міллера, хмари формуються та випаровуються зі швидкістю, через яку вони й здаються трохи стаціонарними.

По суті, хмара є видимим результатом вертикального руху та змішання повітря з водою, тоді як краплі повільно падають на землю. Фактично ми, звісно, не можемо побачити рух хмарних крапель, усе, що ми насправді можемо помітити, — сліди великомасштабного руху в атмосфері.

Зазначимо, що для утворення хмари необхідне тепле вологе повітря. Водночас тепле повітря плавучіше, ніж холодне, а тому воно підіймається в атмосферу, а потім охолоджується та конденсується в хмару. Тоді як деякі хмари здаються легкими та пухнастими, купчасті й грозові можуть важити, як 100 слонів. Утім, їхня вага безпосередньо залежить від вмісту води й розміру.

Раніше Фокус писав про те, що вчені розповіли, скільки важить одна хмара.