Когда вы летите на самолете над облачным покровом, белые и серые столбы кажутся мягкими, пушистыми и легче воздуха. Но не дайте себя обмануть — эти упругие облака намного тяжелее, чем кажутся.
Так сколько же весит облако? А как взвесить облако? Мы попросили экспертов выяснить это.
Облака состоят в основном из воздуха и миллионов мельчайших капелек воды, которые образуются, когда вода конденсируется вокруг частицы-«затравки». Частицы семян могут быть чем угодно, от азотной кислоты до паров, выделяемых деревьями, но обычно они очень крошечные.
Есть несколько способов измерить вес облака. Во-первых, нужно взвесить водяной пар, из которого оно состоит, а для этого «нужно кое-что знать о размерах облака». Армин Сорушян (откроется в новой вкладке), гидролог из Аризонского университета, сказал Live Science. Вы также должны знать, насколько плотно упакованы капли.
Связанный: Почему ядерные бомбы образуют грибовидные облака?
Несколько лет назад, Маргарет ЛеМоун (откроется в новой вкладке), ученый-атмосферник из Национального центра атмосферных исследований в Боулдере, штат Колорадо, задался вопросом о весе воды в среднем кучевом облаке. Так она сделала математика. Сначала она измерила размер тени облака и оценила его высоту, приняв примерно кубическую форму. Облака обычно не имеют кубической формы, но кучевые облака часто имеют такую же высоту, как и ширина, поэтому это предположение помогло упростить расчет объема. Затем, основываясь на предыдущих исследованиях, она оценила плотность капель воды примерно в 1/2 грамма на кубический метр. “Я придумал около 550 тонн [499 metric tons] воды», — сказал Лемон.
Это примерно вес 100 слонов, подвешенных над вашей головой. «Это действительно впечатляет», — сказал Сорохсян.
Конечно, разные типы облаков имеют разный вес. Например, «перистые облака намного легче, потому что в них гораздо меньше воды на единицу объема», — сказал Лемон в интервью Live Science. А кучево-дождевые облака (темные грозовые тучи, которые вы видите непосредственно перед грозой), как правило, намного тяжелее.
Однако «весь объем облака — это не только капли, но и воздух», — сказал Сорушян. Если бы кто-то захотел пойти дальше в расчетах ЛеМоуна, он мог бы учитывать вес воздуха между каждой каплей.
Но если облака такие тяжелые, почему они не падают? Во-первых, «капли настолько малы, что падают не очень быстро», — сказал ЛеМоун. Средняя капля воды в облаке примерно в 1 миллион раз меньше, чем дождевая капля — соотношение размеров примерно равно Земля к солнцу. Высотные ветровые потоки уносят эти крошечные капли, удерживая их в воздухе гораздо дольше, чем если бы они были статичными.
Тепловая конвекция также помогает удерживать капли в воздухе. «Облако на самом деле менее плотное, чем воздух непосредственно под ним», — сказал Сорушян. Когда теплый воздух (и теплая вода) поднимается вверх, он становится более плавучим, чем холодный воздух (и холодная вода) под ним, как слой пены поверх латте.
Конечно, можно сказать, что облака «падают» в виде дождя. Когда облачные капельки остывают и конденсируются друг в друге, они растут и в конечном итоге становятся настолько тяжелыми, что падают на Землю. Хотя капля дождя намного больше, чем капля облака, каждая капля дождя по-прежнему составляет всего 0,08 дюйма (2 миллиметра) в диаметре. Университетский центр атмосферных исследований (откроется в новой вкладке). Эти маленькие капли распределяют вес настолько, что 550 тонн воды не обрушатся на вашу голову сразу.
Итак, в следующий раз, когда вы увидите проплывающее над головой счастливое маленькое облачко, просто помните: 100 слонов. И поблагодарите свою счастливую звезду за тепловую конвекцию.
