A felhők mindig is az emberi kutatás tárgyát képezték. Fiatalabb korunkban bizony tűnődtünk miből vannak a felhők. Nekünk mindig is bolyhos megjelenésű pamutfelhőknek tűnt. Ez azonban egyáltalán nem így van.
Ebben a cikkben elmondjuk, miből állnak a felhők, milyen jellemzők és hogyan keletkeznek.
Miből vannak a felhők
Egyszerűen fogalmazva azt lehet mondani, hogy egy felhő vízcseppek, jégkristályok vagy mindkettő tömege, a légkörben szuszpendálva és a légkörben lévő vízgőz kondenzációja következtében képződik. A felhőknek sok fajtája van, és alakjuk és magasságuk alapján különböztethetők meg.
A felhőképződés három összetevőt igényel: a légkörben lévő vízgőzt, a lecsapódást lehetővé tevő részecskéket és az alacsony hőmérsékletet. A légkör sokféle gázból áll, beleértve a víz párolgásából származó vízgőzt is, növényi transzspiráció és glaciális szublimáció. De ez a lebegő gőz önmagában nem tud felhőket képezni. Ahhoz, hogy a vízgőz agglutinálódjon, egy "kondenzációs magra" vagy "aeroszolra" van szüksége, amely egyszerűen egy higroszkópos tulajdonságokkal rendelkező részecskének felel meg (nagy affinitású a vízhez), amely lehetővé teszi a vízgőz molekulák csoportosítását és az azt követő kondenzációt.
Ezek a potenciális magok bőségesen előfordulnak a légkörben, és tartalmazzák a port, a pollent, az óceánból származó sószemeket és a megtörő hullámokat, és a vulkánkitörésekből vagy tüzekből származó hamu. Ha ez a két összetevő megtalálható, további lépésekre van szükség a felhővé váláshoz. A vízgőznek és a kondenzációs magoknak alacsonyabb hőmérsékleten kell találkozniuk, hogy elérjék a harmatpontot, vagy azt a hőmérsékletet, amelyen a vízgőzmolekulák folyékony vízcseppekké alakulnak.
A légtömeg lehűtésének egyik módja a konvekciós erőltetés. A konvekció akkor következik be, amikor a Nap felmelegíti a Föld felszínét, majd a hő egy részét átadja a legközelebbi légtömegnek. Ez a forró levegő tömeg kevésbé lesz sűrű, mint a környező levegő, így a felhajtóerő hatására könnyen felemelkedik, ami megfelel a kevésbé sűrű folyadék által kifejtett felfelé irányuló erőnek.
edzés
A vízszintesen mozgó légtömeg (mint a hidegfrontban) akkor is felmelegedésre kényszeríthető, ha útközben találkozik egy hegycsúccsal, vagy találkozik egy másik, hűvösebb légtömeggel. Mindkét esetben, vízszintesen mozgó légtömeg kénytelen lesz felemelkedni, és gyorsan eléri a harmatpontot, felhőket és, ha megfelelőek a körülmények, esőt is termel.
Amint a légtömeg felemelkedik és a harmatpontra hűl, a vízgőz elkezd lecsapódni a kondenzációs magban, létrehozva az első folyékony vízrészecskéket. Egy bizonyos méret elérése után ezek az első vízrészecskék elkezdenek ütközni, és összetapadnak az ütközés-összeolvadásnak nevezett folyamat során. A felhők összetételüktől függően hideg (jégkristályokból álló magas felhők), meleg (vízből álló alacsony felhők) vagy vegyes (jégkristályokból és vízből álló közepes felhők) kategóriába sorolhatók. Bár a hőmérséklet jóval 0°C alatt van, a felhő folyékony vizet tartalmazhat. Ezt a vizet "túlhűtött víznek" nevezik, és megtalálható pl. víz- és jégcseppek alkotta mérsékelt felhőkben, amelyek normál esetben -35° és -10°C között képződnek.
Jégkristályok képzéséhez jégmag (jégmag) szükséges. Hogy képet kapjunk a megbeszélt méretekről, minden csepp körülbelül 0,001 mikron méretű (1 mikron a méter egy milliomod része). Másrészt ahhoz, hogy a felfelé irányuló áramláson áthaladó és a felszínre jutó esőcsepp képződjön, legalább 1 milliméteresnek kell lennie, tehát a kondenzációs magnak millió csepp körül kell összegyűlnie.
Miért úsznak a felhők?
A felhők függőlegesen és vízszintesen kilométerekre nyúlhatnak, tonnákat nyomhatnak, és még mindig a levegőben "lebegnek". Az előző bekezdésekben felhívtuk a figyelmet arra, hogy a felhajtóerő hatására melegebb légtömeg emelkedik a légkörben, amelyet egy hűvösebb hegy vagy más légtömeg hajt. Jó példa a felhők relatív fényességének szemléltetésére, ha összehasonlítjuk teljes tömegüket a levegő tömegével, amelyben vannak.
Vegyünk példának egy tipikus felhőkagylót, amelynek magassága 3000 méter és 1 köbkilométer, folyékony víztartalma 1 g/köbméter. A felhőrészecskék össztömege körülbelül 1 millió kilogramm, ami nagyjából 500 autó tömegének felel meg. De a környező levegő teljes tömege ugyanazon a köbkilométeren körülbelül egymilliárd kilogramm, ami 1000-szer nehezebb, mint a folyadék! Tehát annak ellenére, hogy a tipikus felhők sok vizet tartalmaznak, mivel tömegük kisebb, mint a környező levegőé, úgy tűnik, hogy az égen lebegnek, és a szél mozgásával azonos magasságban ringatnak.
Felhőtípusok
Ha már tudjuk, miből állnak a felhők, tudnunk kell, hogy milyen típusok léteznek. A felhők szabad szemmel is láthatók, és besorolásuk egy 1803-ban Luke Howard brit kémikus és amatőr meteorológus által létrehozott nemzetközi rendszer szerint történik, aki a felhőket négy fő kategóriába vagy formába sorolta:
- cirriformis, pehelyfelhők, amelyek megemelkednek, jégkristályokból álló gerenda alakú csóvák;
- Réteg, réteges, kiterjedt felhőrétegek, amelyek gyakran hoznak folyamatos esőt;
- nimbiformes, nimbuszok, csapadékképződésre képes felhők;
- cumuliforms, gomolyfelhők, puffadt lapos alapú felhők, amelyek átszelik a nyári eget.
A jelenlegi felhőbesorolási rendszerek e négy alapkategória számos kombinációját és felosztását tartalmazzák. Amikor egy meteorológus csapadékról beszél, esőre, hóra vagy bármilyen folyékony vagy szilárd vízre utal, amely leülepszik vagy leesik az égből. A csapadékot esőmérőkkel mérik. A legegyszerűbb csapadékmérő egy egyenes oldalú edény, amelyen skálával vagy vonalzóval lehet mérni a beleeső víz mélységét. A legtöbb ilyen készülék a csapadékot keskenyebb csőbe koncentrálja, hogy pontosabban mérje a kis mennyiségű csapadékot. A többi időjárási műszerhez hasonlóan csapadékmérő is készíthető a mérések folyamatos rögzítésére.
Remélem, hogy ezen információk birtokában többet megtudhat arról, hogy miből és hogyan keletkeznek a felhők.