Articles

Reddit – askscience – Dlaczego chmury są płaskie lub wydają się być płaskie od spodu?

Krótka odpowiedź brzmi, że specyficzny rodzaj chmury, który opisujesz, jest tworzony od dołu do góry, przy czym dół jest określony przez określoną temperaturę atmosferyczną i dlatego jest jednolity na dużym obszarze, a góra jest określona zarówno przez pęd w górę paczki powietrza, jak i prądy konwekcyjne w niej, a zatem jest obrzmiała.

Trochę więcej szczegółów, jeśli chcesz. Powietrze zawiera wodę w stanie gazowym („para wodna”), której miara nazywana jest wilgotnością. Zdolność powietrza do zawierania pary wodnej zależy od temperatury, przy czym cieplejsze powietrze jest w stanie pomieścić znacznie więcej wody niż chłodniejsze. Kiedy powietrze mieści w sobie tyle wody, ile tylko może, ma wilgotność 100% i nazywane jest „nasyconym”. Jeśli spróbujesz przekroczyć 100% wilgotności, albo przez dodanie wilgoci, albo przez obniżenie temperatury, nadmiar wilgoci będzie zmuszony do kondensacji z gazowej wody w ciekłe kropelki, tworząc chmurę. To właśnie dzieje się, gdy wydychasz powietrze w zimny dzień: twój gorący oddech jest jednocześnie gorący i wilgotny, zawierając sporo wody, ale kiedy uderza w zimne powietrze, ochładza się i nadmiar wilgoci jest zmuszony do skroplenia się w małą chmurkę.

Teraz trochę więcej fizyki. Im wyżej wchodzisz w atmosferę, tym bardziej spada ciśnienie i temperatura. Ciśnienie spada, ponieważ jest mniej powietrza nad tobą, aby to spowodować, a temperatura spada, ponieważ to jest to, co robią gazy, gdy zmniejszasz ich ciśnienie.

Teraz zwiążmy to razem, wyobrażając sobie przekrój atmosfery. Jest tam para wodna, głównie tam, gdzie jest nisko i ciepło. Gdy wznosisz się wyżej, temperatura i ciśnienie spadają, a jeśli para wodna nadal tam jest, wilgotność koniecznie wzrasta, aż powietrze jest nasycone, a nadmiar pary musi się skroplić w postaci chmury. Jeśli przekrój atmosfery jest jednolity na dużej odległości, to również chmury będą jednolite. To dlatego podstawy chmur są tak często płaskie: w skali, o której mówimy (kilka mil nieba, które człowiek może zobaczyć z ziemi) temperatura i zawartość wilgoci są dość jednolite, więc wysokość, na której kawałek powietrza zostaje nasycony i tworzy chmurę, jest dość stała.

Teraz powiedzmy, że w naszym przekroju nigdy nie dochodzi do punktu, w którym powietrze zostaje nasycone. Mamy słoneczny dzień! Ale jak stworzyć chmury w słoneczny dzień? Jeśli masz wilgoć w dole (a często tak jest, pochodzi ona z ziemi, roślin, jezior, itp.), możesz wziąć to wilgotne powietrze i unieść je, aż stanie się wystarczająco zimne, aby utworzyć chmurę. Jednym z doskonałych sposobów na uniesienie powietrza w słoneczny dzień jest ogrzanie go słońcem. Nie każdy skrawek ziemi ogrzewa się w tym samym tempie, więc istnieją gorętsze i zimniejsze miejsca w powietrzu nad nim, a gorące powietrze będzie chciało się unieść w stosunku do zimnych sąsiadów, tworząc termikę. Gdybyś mógł go zobaczyć, wyglądałby jak miniaturowa chmura grzybowa.

Jak twój termiczny wznosi się do twojego inaczej jednolitego przekroju powietrza, zacznie się ochładzać i w końcu przekroczy wysokość, na której staje się nasycony, i będziesz miał ładne płaskie dno chmury. Ale twój termos nadal się unosi, a każdy jego kawałek skrapla się w chmurę na tej samej wysokości. Jeden dodatkowy zabawny fragment fizyki: kiedy gazowa para wodna skrapla się do postaci cieczy, wydziela ciepło, proces odwrotny do tego, w jaki sposób zamienia się ciekłą wodę w gaz poprzez dodanie ciepła. To ciepło może zasilić twój mały termiczny trochę więcej, dodając mnóstwo małych kawałków konwekcji tu i tam, które tworzą małe pęcherzyki wznoszącego się i opadającego powietrza, dając mu teksturę „popcornu” i mieszając powietrze tylko na tyle, by dać ci turbulencje, jeśli przez nie lecisz. (podkręć proces do 11, aby stworzyć burzę z piorunami!)

.