Чому не падають хмари? Пояснення фізика

З дитинства часто задумуємось над запитанням "Чому не падають хмари?". Фізик пояснив, як утворюються ці м’якенькі кульки у нас над головами і як вони тримаються високо в небі.

Відео дня

Зі шкільної парти пам'ятаємо, що хмара – це скупчення водяної пари чи кристалів льоду. А ось принцип "тримання" цих "зефірок" у повітрі можна порівняти з польотом кульки, наповненої гелієм, пише IflScience.

Як формується хмара

За словами науковців, коли повітря біля поверхні Землі нагрівається, то починає підніматися вгору, "забираючи" з собою водяну пару, яка є менш щільною, ніж такі гази як азот і кисень. Так само як вгору можуть підніматися повітряні кулі, наповнені гарячим повітрям.

Чим вище піднімається повітря, тим холоднішою стає температура, в результаті чого відбувається його охолодження. В цей час із водяної пари формуються дрібні краплі води та льоду, які "об'єднуються" в хмару, кажуть фізики.

Цікаво, що люди можуть бачити хмари завдяки тому, що від великої кількості крапель води й крижинок відбивається світло.

Скільки важать хмари та чому не "падають"

За словами вчених, фактична вага тієї чи іншої хмари залежить від її розміру (об'єму) та кількості в ній конденсованої водяної пари. В середньому, в одній купчастій хмарі може міститися близько пів грама води - на кожен кубічний метр. Тобто хмара об'ємом 1 кубічний кілометр може важити близько 500 тонн.

Науковці зазначають, що принцип "тримання" хмар у повітрі схожий з польотом повітряної кульки, наповненої гелієм. Адже весь секрет у співвідношенні тиску, температури, ваги та щільності повітря.

Ще одним прикладом може бути нафта, яка тримається на поверхні води й не тоне, оскільки є менш щільною та більш легкою, кажуть фізики.

Важливо те, що вологе повітря у хмарах менш щільне, ніж сухе навколо них. Тож при однакових показниках тиску й температури, водяний пар матиме меншу питому вагу, ніж повітря (тобто вологе повітря – легше, за сухе).

Тож попри величезну загальну вагу численних крапель всередині хмари, кожна із них залишається у повітрі, пояснюють вчені. А коли краплі в процесі об'єднання стають більшими, їх вага зростає - у порівнянні з площею поверхні.

За словами науковців, тоді радіус краплі перевищує опір повітря, що рухається вгору, а гравітація змушує такі каплі падати на землю, тобто починається дощ.

Проте експерти зазначають, що краплі води в хмарах складають лише незначну частку загального об’єму. Наприклад, звичайна купчаста хмара містить приблизно 0,5 грама води на кубічний метр. Це додається досить швидко, враховуючи величезний об’єм хмар. Тобто хмара розміром 1 кубічний кілометр важила б 500 000 кілограмів, підраховують вчені.

Науковці наголошують, що краплі води всередині хмар не залежать від того, наскільки важке повітря навколо них загалом. Численні краплі в хмарі залишаються в повітрі завдяки великій площі поверхні.

Фізики зазначають, що спрямована вгору сила опору повітря на маленькі краплі води достатня, щоб підтримувати їх кінцеву швидкість – де сила опору повітря, через яке рухається об’єкт, дорівнює силі тяжіння, спрямованої вниз – низька для маленьких крапель. У результаті дрібніші краплі постійно падають, але повітря під ними легко штовхає вгору.

"Крапля радіусом 10 мікронів падає зі швидкістю 1 см/с, тоді як краплі радіусом 50 мікронів падають зі швидкістю 26 см/с", – пояснив науковець Луї Дж. Баттан у книзі "Хмарна фізика".

Цікаво, що як тільки радіус дощової краплі перевищує 0,1 міліметра, опору повітря, що тече вгору, недостатньо, щоб протистояти гравітації. І в цей час краще взяти парасольку, радять дослідники.

OBOZ.UA раніше писав, що відомо про моторошну "хмара НЛО", яка знову з'явилася над горою в Новій Зеландії.

Тільки перевірена інформація у нас у Telegram-каналі OBOZ.UA та Viber. Не ведіться на фейки