Articles

Reddit – askscience – Warum sind Wolken flach oder scheinen unten flach zu sein?

Die kurze Antwort ist, dass die spezifische Art von Wolke, die du beschreibst, von unten nach oben gebildet wird, wobei die Unterseite durch eine bestimmte atmosphärische Temperatur definiert ist und daher über einen weiten Bereich einheitlich ist, und die Oberseite sowohl durch den Aufwärtsimpuls eines Luftpakets als auch durch Konvektionsströmungen innerhalb des Pakets definiert ist und daher bauschig ist.

Ein wenig mehr Details, wenn Sie möchten. Luft enthält Wasser in gasförmigem Zustand („Wasserdampf“), ein Maß dafür ist die Luftfeuchtigkeit. Die Fähigkeit der Luft, Wasserdampf zu enthalten, hängt von der Temperatur ab, wobei wärmere Luft viel mehr Wasser aufnehmen kann als kühlere Luft. Wenn die Luft so viel Wasser wie möglich aufnehmen kann, beträgt die Luftfeuchtigkeit 100 % und wird als „gesättigt“ bezeichnet. Wenn man versucht, die 100 % Luftfeuchtigkeit zu überschreiten, indem man entweder Feuchtigkeit hinzufügt oder die Temperatur senkt, wird die überschüssige Feuchtigkeit gezwungen, von gasförmigem Wasser in flüssige Tröpfchen zu kondensieren und eine Wolke zu bilden. Das passiert, wenn du an einem kalten Tag ausatmest: Dein heißer Atem ist sowohl heiß als auch feucht und enthält ziemlich viel Wasser, aber wenn er auf die kalte Luft trifft, kühlt er ab und die überschüssige Feuchtigkeit wird gezwungen, zu einer kleinen Wolke zu kondensieren.

Nun ein bisschen mehr Physik. Je höher man in der Atmosphäre steigt, desto mehr sinken Druck und Temperatur. Der Druck sinkt, weil weniger Luft über einem ist, und die Temperatur sinkt, weil das Gase tun, wenn man ihren Druck verringert.

Nun wollen wir das zusammenbringen, indem wir uns einen Querschnitt durch die Atmosphäre vorstellen. Es gibt Wasserdampf, hauptsächlich dort, wo es niedrig und warm ist. Mit zunehmender Höhe nehmen Temperatur und Druck ab, und wenn der Wasserdampf noch vorhanden ist, nimmt die Luftfeuchtigkeit zwangsläufig zu, bis die Luft gesättigt ist und der überschüssige Dampf als Wolke auskondensieren muss. Wenn der Querschnitt der Atmosphäre über eine lange Strecke gleichmäßig ist, werden auch die Wolken gleichmäßig sein. Deshalb sind die Wolkenbasen so oft flach: In den Größenordnungen, über die wir hier sprechen (die paar Kilometer Himmel, die ein Mensch vom Boden aus sehen kann), sind Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt ziemlich einheitlich, so dass die Höhe, in der das bisschen Luft gesättigt wird und eine Wolke bildet, ziemlich konstant ist.

Nehmen wir nun an, dass in unserem Querschnitt nie ein Punkt erreicht wird, an dem die Luft gesättigt ist. Wir haben einen sonnigen Tag! Aber wie kann man an einem sonnigen Tag Wolken erzeugen? Wenn in der Tiefe Feuchtigkeit vorhanden ist (was häufig der Fall ist, da sie aus dem Boden, von Pflanzen, Seen usw. stammt), kann man diese feuchte Luft anheben, bis sie kalt genug ist, um eine Wolke zu bilden. Eine gute Möglichkeit, Luft an einem sonnigen Tag zu heben, besteht darin, sie mit der Sonne zu erwärmen. Nicht jedes Stück Land wird gleich stark erwärmt, so dass es in der Luft darüber heißere und kältere Stellen gibt, und die heiße Luft wird im Verhältnis zu den kalten Nachbarn aufsteigen wollen, wodurch eine Thermik entsteht. Wenn man sie sehen könnte, würde sie wie ein Miniatur-Wolkenpilz aussehen.

Wenn die Thermik in den ansonsten gleichmäßigen Luftquerschnitt aufsteigt, beginnt sie sich abzukühlen und überschreitet schließlich die Höhe, in der sie gesättigt wird, und man hat einen schönen flachen Wolkenboden. Aber Ihre Thermik steigt immer noch auf, und jedes Stück davon kondensiert in der gleichen Höhe zu einer Wolke. Ein weiteres interessantes physikalisches Phänomen: Wenn gasförmiger Wasserdampf zu einer Flüssigkeit kondensiert, gibt er Wärme ab, was dem umgekehrten Prozess entspricht, bei dem flüssiges Wasser durch Wärmezufuhr zu einem Gas wird. Diese Wärme kann deine kleine Thermik etwas mehr antreiben, indem sie hier und da kleine Konvektionsbläschen erzeugt, die eine Popcorn“-Textur erzeugen und die Luft gerade so weit aufwirbeln, dass du Turbulenzen bekommst, wenn du durch sie fliegst. (Drehen Sie den Prozess auf 11, um ein Gewitter zu erzeugen!)