Ίσως κάποια στιγμή να αναρωτηθήκατε πόσο ζυγίζει ένα σύννεφο. Όπως γνωρίζουμε, υπάρχουν διαφορετικοί τύποι νεφών ανάλογα με τα χαρακτηριστικά και τις συνθήκες σχηματισμού τους. Επομένως, δεν μπορούμε να πούμε ακριβώς πόσο ζυγίζει ένα σύννεφο, αλλά πρέπει πρώτα να χαρακτηρίσουμε το είδος του νέφους με το οποίο έχουμε να κάνουμε.
Σε αυτό το άρθρο θα σας πούμε πόσο ζυγίζει ένα σύννεφο ανάλογα με τον τύπο των πληροφοριών που έχει.
Σχηματισμός σύννεφων
Τα σύννεφα σχηματίζονται από τη συμπύκνωση των ατμών του αέρα στην ατμόσφαιρα. Παρά την απλή, λεία και συχνά κομψή εμφάνισή του και τα διάφορα σχήματα που αιωρούνται στον αέρα, η διαδικασία σχηματισμού νεφών είναι ένας πολύ περίπλοκος και σε μεγάλο βαθμό άγνωστος φυσικοχημικός μηχανισμός. Η αλήθεια είναι ότι σχεδόν όλα τα υπάρχοντα σύννεφα, εκτός από ένα στρώμα ομίχλης στο έδαφος, εξακολουθούν να επιπλέουν στον αέρα επειδή το βάρος τους μπορεί να υποστηριχθεί από αυξανόμενα ρεύματα αέρα στις βάσεις τους ή από ανέμους οριζόντιας μετατόπισης.
Η ποιότητα ενός σύννεφου εξαρτάται από το φύλο του (περισσότερο ή λιγότερο κατακόρυφη ανάπτυξη και γενικό μέγεθος) και την εσωτερική του δομή (βροχή, παγωμένη βροχή, χιόνι, χαλάζι). Η μάζα ενός σύννεφου μπορεί να μετρηθεί χονδρικά ως προς την πυκνότητα. Έτσι, για παράδειγμα, η υπολογισμένη μέση πυκνότητα των νεφών μεσαίου σωρευτικού είναι μισό γραμμάριο ανά κυβικό μέτρο. Δηλαδή, κάθε κυβικό μέτρο σύννεφου μπορεί να περιέχει, κατά μέσο όρο, μισό γραμμάριο νερό. Οι διαστάσεις τέτοιων συστάδων έχουν συνήθως μήκος 1000 μέτρα, πλάτος 1000 μέτρα και ύψος 1000 μέτρα. Επομένως, προσεγγίζει τον όγκο ενός κύβου ενός δισεκατομμυρίου κυβικών μέτρων.
πόσο ζυγίζει ένα σύννεφο
Αν αναλύσουμε ότι τα σύννεφα αποτελούνται από εκατομμύρια σταγονίδια νερού ή κρυστάλλους πάγου, η αντίληψή μας μπορεί να αρχίσει να αλλάζει. Για να απαντήσουν όσο το δυνατόν ακριβέστερα σε αυτήν την ερώτηση, μια ομάδα επιστημόνων της NOAA χρησιμοποίησε τον νόμο των ιδανικών αερίων για να βρει το κατά προσέγγιση βάρος των μικρών σμηνών, τα λεγόμενα σύννεφα καθαρού ουρανούπου εμφανίζονται σε αυτή την ιστορία.
Λοιπόν, αυτό το μικρό σύννεφο με μόνο 1 km x 1 km επιφάνεια και 1 km ύψος (δηλαδή 1 km3 όγκου) ζυγίζει 550.000 kg. Είναι ακόμα το ίδιο: 500 τόνους. Για να το θέσω αλλιώς, βρείτε ένα πραγματικό και φυσικό παράδειγμα, που ισοδυναμεί με το βάρος 100 αφρικανικών ελεφάντων.
Νερό στην ατμόσφαιρα
Τα σύννεφα είναι η πιο εμφανής εκδήλωση, υπάρχει νερό στην ατμόσφαιρα, πολύ νερό. Όπως γνωρίζετε, ακόμη και σε καθαρούς ουρανούς, υπάρχει πολύ νερό από πάνω μας, αν και τα σωματίδια που σχηματίζονται είναι τόσο μικρά που δεν μπορούμε να τα δούμε.
Οι εκτιμήσεις για την ποσότητα νερού στην ατμόσφαιρα ανά πάσα στιγμή δείχνουν περίπου 12.900 τετραγωνικά χιλιόμετρα. Αν και μπορεί να είναι πολύ, αυτή η ποσότητα είναι μόνο το 0,001% του συνολικού νερού στη Γη.
Πόσο όμως ζυγίζει ένα σύννεφο; Χρησιμοποιώντας τον νόμο του ιδανικού αερίου, η πυκνότητα του ξηρού αέρα σε ύψος 2 km είναι 1,007 kg/m3, ενώ η πυκνότητα του υγρού αέρα είναι 1,007 kg/m3, δηλαδή 0,5 g/m3 ως βάση που αναλύουμε στο έγγραφο. Δηλαδή, ένα μικρό σύννεφο καλό καιρό 1 τετραγωνικού χιλιομέτρου έχει 500 εκατομμύρια γραμμάρια σταγονίδια νερού, ή 500.000 κιλά.
Και προσοχή γιατί κάποια σύννεφα έχουν όλο και λιγότερο νερό, αλλά εμείς επιλέξαμε ένα από τα μικρότερα σύννεφα που μπορούσαμε να δούμε στον ουρανό. Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι το βάρος του ουρανού καλύπτεται από το τυπικό nimbostratus ή το ισχυρό σύννεφο cumulonimbus μπορεί να είναι παρόμοιο με το βάρος πολλών 100 αφρικανικών ελεφάντων.
Γιατί επιπλέουν τα σύννεφα;
στο επίπεδο της θάλασσας, η πίεση του αέρα είναι περίπου 1 Kg/cm2. Εφόσον ο αέρας έχει βάρος, πρέπει να έχει και πυκνότητα. Αν τα σύννεφα αποτελούνται από σωματίδια νερού, γιατί επιπλέουν στον αέρα; Το θέμα είναι ότι ο ίδιος όγκος αέρα που καταλαμβάνεται από τα σύννεφα έχει μεγαλύτερη πυκνότητα από αυτόν που καταλαμβάνεται από τον ξηρό αέρα. Δηλαδή, η πυκνότητα των νεφών είναι μικρότερη από την πυκνότητα του καθαρού ουρανού στον ίδιο χώρο, άρα τα σύννεφα επιπλέουν.
Αλλά πέρα από αυτό, υπάρχουν ανοδικά και καθοδικά ρεύματα που εμποδίζουν αυτές τις σταγόνες νερού ή τους κρυστάλλους πάγου να πέσουν έως ότου γίνουν αρκετά βαριές για να εμφανιστούν βροχοπτώσεις.
πείραμα ελέφαντα
Η Peggy Lemone, ανώτερη ερευνήτρια στο Εθνικό Κέντρο Ατμοσφαιρικής Έρευνας στο Boulder του Κολοράντο, ήθελε πάντα να απαντήσει σε μια ερώτηση που έκανε στον εαυτό της ξανά και ξανά ως παιδί: Πόσο ζυγίζει ένα σύννεφο;
Για να το μάθει, ο Lemone πήγε στη δουλειά, επιλέγοντας πρώτα ένα σύννεφο και υπολογίζοντας την πυκνότητά του. Διάλεξε ένα συνηθισμένο σύννεφο, «το είδος του χνουδωτού λευκού σύννεφου που βλέπουμε μια ηλιόλουστη μέρα, με κάποια συννεφιά.» Κατά γενικό κανόνα, οι επιστήμονες υποθέτουν ότι ένα τέτοιο σύννεφο περιέχει μισό γραμμάριο νερό ανά κυβικό μέτρο.
Στη συνέχεια, μετρήστε το μέγεθος του σύννεφου. Για να γίνει αυτό, η Lemone χρησιμοποιεί ένα χιλιομετρητή για να μετρήσει τις σκιές των νεφών όταν ο ήλιος βρίσκεται ακριβώς πάνω από το κεφάλι. Αυτό το σύννεφο έχει συνήθως σχήμα κύβου, οπότε αν η σκιά του έχει μήκος ένα χιλιόμετρο, έχει και ύψος ένα χιλιόμετρο. Αυτό μας δίνει ένα εκατομμύριο κυβικά μέτρα σύννεφα.
Με τα δεδομένα πυκνότητας και όγκου στα χέρια μας, μπορούμε να υπολογίσουμε πόσο νερό βρίσκεται σε αυτό το σύννεφο: 500 εκατομμύρια γραμμάρια νερού ή περίπου 500 τόνοι. «Είναι δύσκολο για τους ανθρώπους να αναπαραστήσουν διανοητικά αυτές τις ποσότητες, επομένως τείνουμε να χρησιμοποιούμε πιο εικονικές μετρήσεις, όπως οι ελέφαντες», εξηγεί ο Lemone. «Εάν λοιπόν ένας ενήλικος ελέφαντας ζυγίζει κατά μέσο όρο 6 τόνους, μπορούμε να πούμε ότι το εν λόγω σύννεφο ζυγίζει 83 ελέφαντες».
Τα πιο βαριά σύννεφα είναι τα μαύρα σύννεφα καταιγίδας γιατί, προφανώς, είναι αυτά που μεταφέρουν το περισσότερο νερό. Έτσι, σύμφωνα με τον Lemone, αυτά τα σύννεφα μπορούν να ζυγίζουν όσο "200,000 ελέφαντες".
Πώς θα μπορούσε να επιπλέει στον αέρα; τόσο εύκολο. «Δεν είναι ότι 200.000 ελέφαντες μπορούν να επιπλέουν στον αέρα. Αυτό δεν είναι φυσικά δυνατό. Αυτό που συμβαίνει είναι ότι, στην περίπτωση των νεφών, το βάρος κατανέμεται σε μεγάλο αριθμό μικρών σταγονιδίων νερού και κρυστάλλων πάγου σε μια πολύ μεγάλη επιφάνεια». Τα μεγαλύτερα σταγονίδια δεν έχουν ποτέ μέγεθος ελέφαντα, δεν ξεπερνούν το 0,2 χιλιοστά πλάτος και είναι αρκετά μικρά ώστε να επιπλέουν στο περιβάλλον. »
Ελπίζω ότι με αυτές τις πληροφορίες μπορείτε να μάθετε περισσότερα για το πόσο ζυγίζει ένα σύννεφο.