Reddit – askscience – Proč jsou mraky ploché nebo se zdají být ploché na spodní straně?
Krátká odpověď zní, že konkrétní druh oblaku, který popisujete, se tvoří zdola nahoru, přičemž spodní část je definována určitou atmosférickou teplotou, a je tedy rovnoměrná na velké ploše, a horní část je definována jak vzestupnou hybností vzduchového balíku, tak konvekčními proudy v něm, a je tedy nafouklá.
Ještě trochu podrobností, chcete-li. Vzduch obsahuje vodu v plynném stavu („vodní páru“), jejíž míra se nazývá vlhkost. Schopnost vzduchu obsahovat vodní páru závisí na teplotě, přičemž teplejší vzduch je schopen pojmout mnohem více vody než chladnější vzduch. Když vzduch zadržuje tolik vody, kolik jen může, má 100% vlhkost a nazývá se „nasycený“. Pokud se pokusíte překročit 100% vlhkost, ať už přidáním vlhkosti nebo snížením teploty, přebytečná vlhkost bude nucena kondenzovat z plynné vody na kapičky kapaliny a vytvoří se mrak. To se stane, když vydechujete za chladného dne: váš horký dech je horký a zároveň vlhký, podporuje poměrně velké množství vody, ale když se dostane do chladného vzduchu, ochladí se a přebytečná vlhkost je nucena kondenzovat do malého obláčku.
Nyní trochu více fyziky. Čím výše v atmosféře stoupáte, tím více klesá tlak a teplota. Tlak klesá, protože nad vámi je méně vzduchu, který by to způsobil, a teplota klesá, protože to dělají plyny, když snížíte jejich tlak.
Teď to spojíme dohromady tím, že si představíme průřez atmosférou. Je tam vodní pára, většinou tam, kde je nízko a teplo. Jak se dostáváte výš, teplota a tlak klesají, a pokud je tam stále vodní pára, nutně se zvyšuje vlhkost, až je vzduch nasycen a přebytečná pára musí kondenzovat ven jako mrak. Pokud je váš průřez atmosférou na velkou vzdálenost rovnoměrný, budou rovnoměrné i vaše mraky. Proto jsou základny mraků často ploché: v měřítku, o kterém mluvíme (několik kilometrů oblohy, které člověk vidí ze země), jsou teplota a obsah vlhkosti docela rovnoměrné, takže výška, ve které se váš kousek vzduchu nasytí a vytvoří mrak, je docela konstantní.
Teď řekněme, že v našem průřezu nikdy nenastane bod, kdy by se vzduch nasytil. Máme slunečný den! Jak ale vytvořit mraky za slunečného dne? Máme-li vlhkost dole (což je časté, pochází ze země, rostlin, jezer atd.), můžeme tento vlhký vzduch vzít a zvedat ho, dokud se neochladí natolik, aby se vytvořil mrak. Jedním ze skvělých způsobů, jak za slunečného dne zvednout vzduch, je ohřát ho sluncem. Ne každý kousek země se ohřívá stejnou rychlostí, takže ve vzduchu nad ním jsou teplejší a chladnější místa a horký vzduch bude chtít stoupat vzhledem k chladným sousedům, čímž se vytvoří termika. Kdybyste ji viděli, vypadala by hodně podobně jako miniaturní hřibovitý oblak.
Jakmile vaše termika stoupá do jinak rovnoměrného průřezu vzduchu, začne se ochlazovat a nakonec překročí tu výšku, ve které se nasytí, a vy budete mít pěkné ploché dno mraku. Ale vaše termika stále stoupá a každý její kousek v téže výšce kondenzuje v mrak. Ještě jeden zábavný fyzikální poznatek: když plynná vodní pára kondenzuje na kapalinu, uvolňuje teplo, což je opačný proces, než když z kapalné vody přidáním tepla uděláte plyn. Toto teplo může pohánět vaši malou termiku o něco více a tu a tam přidat spoustu malých kousků konvekce, které vytvářejí malé bublinky stoupajícího a klesajícího vzduchu, dávají mu „popcornovou“ strukturu a rozvíří vzduch natolik, že vám způsobí turbulence, pokud jím proletíte. (Pro vytvoření bouřky tento proces zesilte na 11 stupňů!)