Чому хмари не падають? Фізичне пояснення цього явища.

З раннього віку ми часто замислюємося над питанням: "Чому хмари не падають вниз?". Один фізик роз'яснив, як ці пухнасті освіти формуються в нашому небі і чому вони залишаються на великій висоті.

Зі шкільних уроків ми знаємо, що хмара являє собою скупчення водяної пари або льодових кристалів. Цікаво, що механізм, завдяки якому ці "зефірки" утримуються в атмосфері, можна зіставити з тим, як літає кулька, наповнена гелієм, зазначає 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 атмосфера, тим нижчою стає температура, що призводить до її охолодження. У цей момент з водяної пари виникають мікроскопічні краплі води та кристали льоду, які згодом "збираються" в хмару, за словами вчених.

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

Яка вага хмар і чому вони не "падають" на землю?

Згідно з дослідженнями експертів, реальна маса хмари визначається її розмірами (об'ємом) та обсягом конденсованої водяної пари, що в ній міститься. У середньому, одна купчаста хмара може містити приблизно 0,5 грама води на кожен кубічний метр. Таким чином, хмара об'ємом у 1 кубічний кілометр здатна важити приблизно 500 тонн.

Дослідники підкреслюють, що механізм "утримання" хмар у атмосфері нагадує політ гелевої повітряної кулі. Основна суть полягає в балансі між тиском, температурою, масою та щільністю повітря.

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

Ключовим є те, що вологе повітря в хмарах має нижчу щільність, ніж сухе повітря, що оточує їх. Таким чином, при аналогічних умовах тиску та температури, водяна пара буде легшою за повітря (іншими словами, вологе повітря є менш важким, ніж сухе).

Отже, незважаючи на значну загальну масу численних крапель, що містяться в хмарі, кожна з них продовжує залишатися в атмосфері, стверджують дослідники. Коли ж краплі об'єднуються і збільшуються в розмірах, їх вага зростає в порівнянні з площиною поверхні.

На думку дослідників, в цей момент радіус краплі стає більшим за опір, який чинить піднімаюче повітря, а сила тяжіння змушує ці краплі падати вниз, що і призводить до утворення дощу.

Однак фахівці підкреслюють, що краплі води в хмарах становлять лише незначну частину їх загальної маси. Наприклад, типовий купчастий хмарний об'єкт містить близько 0,5 грама води на кубічний метр. Це число швидко накопичується, якщо врахувати величезні обсяги хмар. Таким чином, хмара об'ємом 1 кубічний кілометр могла б важити приблизно 500 000 кілограмів, як зазначають науковці.

Дослідники підкреслюють, що водяні краплі, які утворюються в хмарах, не залежать від загальної щільності навколишнього повітря. Безліч крапель у хмарах здатні зберігатися в атмосфері завдяки своїй значній площі поверхні.

Фізики підкреслюють, що для маленьких крапель води сила опору повітря, що діє вгору, є достатньою для підтримки їх сталої швидкості. Це відбувається в той момент, коли сила опору, що виникає внаслідок руху об'єкта через повітря, дорівнює силі тяжіння, що діє вниз, при цьому для дрібних крапель ця сила є досить низькою. Таким чином, хоча маленькі краплі продовжують падати, повітря під ними легко надає їм підйомну силу.

"Згідно з поясненнями науковця Луї Дж. Баттана у його книзі 'Хмарна фізика', крапля з радіусом 10 мікронів опускається зі швидкістю 1 см/с, в той час як краплі, що мають радіус 50 мікронів, падають зі швидкістю 26 см/с."

Цікаво відзначити, що коли радіус дощової краплі перевищує 0,1 міліметра, сили опору повітря, що піднімається, стають недостатніми для подолання гравітаційного впливу. Тож у подібних випадках надійніше мати під рукою парасольку, як зазначають спеціалісти.

OBOZ.UA раніше повідомляв про жахливу "хмару НЛО", яка знову стала помітною над горами Нової Зеландії.