لماذا تطفو الغيوم؟ | العلوم الحية
انظر إلى السماء وقد تبدو الغيوم مثل “أخاديد ريش” و “قلاع الآيس كريم في الهواء، كما فعلوا مع جوني ميتشل.
لكن لماذا تبدو وكأنها معلقة في الهواء وهل هي عائمة بالفعل؟ وإذا كان الأمر كذلك ، فما الذي يبقيهم عالياً؟
“إنه نوع من الوهم” أليكس لاميرزقال عالم الأرصاد الجوية في National Weather Service لـ Live Science. “ليس الأمر كما لو كانت هناك وسادة أو شيء يطفو في الهواء بطريقة سحرية.”
السحابة عبارة عن مجموعة من قطرات الماء وبلورات الجليد. وأوضح لامرز أن هذه القطرات تتشكل حول نواة تكثيف السحب ، والتي يمكن أن تكون ذرة من الغبار أو الملح. عندما تنمو السحابة المليئة بالمياه بشكل كبير ، فإن هطول الأمطار يسقط على شكل مطر أو ثلج أو برد. ولكن حتى قبل هطول الأمطار ، تشق هذه القطرات طريقها نحو الأرض ، وإن كان ذلك بوتيرة بطيئة.
قال لاميرز: “إنهم يسقطون ببطء شديد جدًا جدًا”. يصل أي شيء يسقط على الأرض إلى ما يُعرف بالسرعة النهائية ، أو أسرع سرعة ممكنة له عندما يسقط بحرية. تحدث السرعة النهائية عندما تقاوم قوة السحب من الهواء الجاذبية تمامًا. قطرات الماء خفيفة للغاية بحيث تكون سرعتها النهائية بطيئة للغاية – ما بين 60 و 120 قدمًا في الساعة (18 إلى 36 مترًا في الساعة) لقطرة نصف قطرها 5 إلى 10 ميكرون. نظرًا لأن الغيوم عادة ما تكون على ارتفاع آلاف الأقدام في الغلاف الجوي ، فإن هذا التحول الصغير نحو الأسفل لا يمكن ملاحظته للعين.
متعلق ب: ماذا يحدث إذا قفزت بالمظلة عبر سحابة؟
شبه الصامدون سقوط قطرة الماء بذبذبات الغبار التي تدور في عمود من ضوء الشمس: تسقط القمل أيضًا ، ولكن لأنها صغيرة جدًا ، فإنها تسقط ببطء. متوسط حجم قطرة الماء السحابية أصغر من نصف قطر شعرة الإنسان ، وفقًا لـ مارك ميلر، أستاذ علوم الغلاف الجوي في جامعة روتجرز.
لكن شيئًا ما يبطل هذا الهبوط البطيء ، وهنا يأتي الوهم. تحافظ التحسينات من الهواء الصاعد على القطرات المتجمعة معلقة ، حتى عندما تسقط تدريجيًا.
قال ميلر لموقع Live Science: “يبدو أنها تطفو لأنها في الأساس تسقط بمعدل أبطأ من أو تساوي سرعة التيار الصاعد في السحابة”. تسقط الجسيمات وترتفع في نفس الوقت.
قال ميلر إن قطرات الماء تصبح “مقتفية للحركة الجوية”. أي أن الهواء الصاعد يدفع ملايين القطرات إلى شكل مساره ، مكونًا السحابة المرئية. لكن الأمر لا يتعلق فقط بهذا الهبوط والنهوض المتزامن ؛ بينما تظهر الغيوم على ارتفاع ثابت نسبيًا ، فإنها تتقلب مع اختلاط الهواء الصاعد مع القطيرات أثناء تكثيفها وتبخرها. قال ميلر: “إنهم في الواقع يتشكلون ويتبخرون بمعدل يجعلها تبدو ثابتة بعض الشيء”.
السحابة هي النتيجة المرئية للحركة العمودية واختلاط الهواء بالماء – بينما تتساقط القطرات ببطء على الأرض. قال ميلر: “أنت لا ترى حقاً حركة قطيرة السحابة على الإطلاق”. “كل ما تراه حقًا هو تتبع للحركة ذات النطاق الأكبر في الغلاف الجوي.”
يتطلب تكوين السحب هواءً دافئًا ورطبًا. الهواء الدافئ أكثر قدرة على الطفو من الهواء البارد ، لذا فهو يرتفع إلى الغلاف الجوي ثم يتكثف في سحابة أثناء تبريده. السحابة أقل كثافة من الهواء تحتها. في حين أن بعض الغيوم تبدو خفيفة ورقيقة ، فإن السحب الركامية أو العاصفة الرعدية يمكن أن تفعل ذلك تزن حوالي 100 فيل، على الرغم من أن كتلته ومحتواه المائي يعتمدان على أبعاده. في سحابة أصغر يبلغ ارتفاعها بضع عشرات من الأمتار وعرضها والتي لن تترسب على الفور ، لا يترجم هذا الوزن دائمًا إلى الكثير من الماء. قال ميلر: “إذا أخرجت كل الماء من تلك السحابة ، فمن المحتمل ألا تملأ إبريق غالون”.
