Чому хмари не опускаються на землю? Наукове пояснення фізики.

З раннього віку ми часто ставимо собі питання: "Чому хмари не падають на землю?". Фізик розкрив секрет формування цих легких пухнастих кульок, що плавають над нами, і пояснив, чому вони залишаються в небесах.

З шкільних уроків ми знаємо, що хмара являє собою скупчення водяної пари або кристалів льоду. Проте принцип, за яким ці "повітряні зефірки" утримуються у небі, можна порівняти з польотом кульки, заповненої гелієм, зазначає IflScience.

Як утворюється хмара

На думку вчених, коли температура повітря поблизу земної поверхні підвищується, воно починає рухатися вгору, "переносючи" з собою водяну пару, яка має меншу щільність у порівнянні з такими газами, як кисень і азот. Це явище схоже на підйом повітряних куль, заповнених нагрітим 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.

Дослідники вказують на те, що принцип "утримання" хмар в атмосфері нагадує польот гелевої кульки. У цьому випадку весь секрет полягає у взаємозв'язку між тиском, температурою, вагою та щільністю повітря.

Іншим прикладом може слугувати нафта, яка залишається на поверхні води і не занурюється, оскільки її щільність менша, а легкість вища, як зазначають 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).

Таким чином, незважаючи на значну загальну масу багатьох крапель, що знаходяться в хмарі, кожна з них продовжує залишатися в атмосфері, зазначають дослідники. Коли ж краплі під час злиття збільшуються в розмірах, їх вага зростає відносно площі поверхні.

На думку експертів, в той момент, коли радіус краплі перевищує опір піднімаючогося повітря, гравітаційні сили змушують ці краплі падати на землю, що призводить до утворення дощу.

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.

Дослідники підкреслюють, що наявність крапель води в хмарах не підпорядковується загальній вазі повітря, що їх оточує. Безліч крапель у хмарах утримується в атмосфері завдяки своїй значній площі поверхні.

Фізики відзначають, що піднята вгору сила повітряного опору на мікроскопічні краплі води є достатньою для того, щоб підтримувати їх стабільну швидкість. У цьому випадку сила повітряного опору, що діє на об'єкт під час його руху, врівноважує силу тяжіння, яка діє вниз, і для маленьких крапель ця величина є досить низькою. Внаслідок цього менші краплі постійно падають, проте повітря під ними легко підштовхує їх вгору.

Науковець Луї Дж. Баттан у своїй праці "Хмарна фізика" зазначає: "Краплі з радіусом 10 мікронів опускаються зі швидкістю 1 см/с, тоді як краплі, що мають радіус 50 мікронів, падають швидше, досягаючи 26 см/с".

Варто зазначити, що коли радіус дощової краплі перевищує 0,1 міліметра, опір повітря, що рухається вгору, стає недостатнім, щоб подолати силу тяжіння. У такій ситуації експерти рекомендують взяти з собою парасольку.

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