Uvažovali jste někdy o tom, kolik váží mrak? Odpověď samozřejmě závisí na velikosti a typu mraku. Průměrný kupovitý oblak váží asi 1,1 milionu kilogramů. Takže i když se mrak může zdát nadýchaný, rozhodně není lehký! Podívejte se, jak vypočítat hmotnost mraku, a vysvětlete, proč mraky nepadají, i když jsou velmi těžké.
Jak zjistit hmotnost mraku
Mrak nemůžete jen tak položit na váhu a zvážit. Jeho hmotnost a váha se vypočítává z jeho objemu a hustoty. Objem je trojrozměrná velikost mraku. Hustota je hmotnost mraku na jednotku objemu. Hmotnost nebo hmotnost mraku zjistíte kombinací těchto dvou hodnot:
Hustota = hmotnost / objem
řešení pro hmotnost:
Hmotnost = hustota x objem
Různé typy mraků mají různé hodnoty hustoty. Dešťové mraky cumulonimbus mají větší hustotu než krajkové mraky cirrus. Oblak cumulonimbus je dobrým výchozím bodem pro výpočet hustoty, protože tento typ oblaku má poměrně pravidelnou velikost a tvar. Vědci naměřili průměrnou hustotu oblaku cumulus přibližně 0,5 gramu na metr krychlový. Meteorologové k získání této hodnoty používají laserovou Dopplerovu velocimetrii.
Jedním ze způsobů, jak změřit velikost oblaku, je projet pevnou rychlostí jeho stínem, když je Slunce přímo nad hlavou. Znáte-li rychlost a dobu, za jakou jste stín překročili, můžete zjistit délku stínu, která je stejná jako délka oblaku v poledne:
Vzdálenost = rychlost x čas
Při použití této metody má typický kumulovitý oblak průměr asi 1 kilometr nebo 1000 metrů. I když mraky nejsou dokonalé krychle, šířka a výška kumulu jsou přibližně stejné jako jeho délka, takže objem je:
Objem = délka x šířka x výška
Objem = 1000 metrů x 1000 metrů x 1000 metrů
Objem = 1 000 000 000 metrů krychlových
Mraky jsou obrovské! Dále dosaďte hodnoty hustoty a objemu a zjistěte hmotnost mraku, která je zároveň jeho hmotností na Zemi.
Hmotnost = hustota x objem
Hmotnost = (0.5 gramů/metr krychlový) x (1 000 000 000 metrů krychlových)
Hmotnost = 500 000 000 gramů neboli 500 000 kilogramů
Převedeme-li tuto hodnotu na libry, hmotnost mraku je 1,1 milionu liber.
Mraky typu Cirrus jsou menší a méně husté, takže váží méně než mraky typu Cumulus. Mraky cumulonimbus jsou mnohem větší a hustší než mraky cumulus, takže váží mnohem více. Oblak cumulonimbus může vážit až 1 milion tun.
Co váží stejně jako oblak
Je těžké si představit, jak vypadá 1 milion liber. Pro představu, hmotnost mraku je přibližně stejná jako:
- 3 modré velryby (každá 375 000 liber)
- 100 slonů
- 40 školních autobusů
- přibližně 20 000 000 dolarů v amerických čtvrťácích
- Pasažérské letadlo Airbus A380 (1,1 milionu liber)
- Parní lokomotiva Union Pacific Big Boy (1,1 milionu liber).2 miliony liber)
- Dopravní letadlo Antonov An-225 Mrija (1,28 milionu liber)
- Transformátor pro elektrárnu (1,28 milionu liber)
Proč mraky nepadají
Jsou-li mraky tak mohutné, proč nepadají z oblohy? Odpověď zní, že by spadly, kdyby mezi nimi a zemí nebylo nic. Mraky však spočívají na vrstvě vzduchu, která je dostatečně hustá, aby je udržela. Mraky si můžete představit jako lodě, které plují po moři vzduchu. Důvodem, proč je vzduch hustší než mrak, je to, že vzduch a mrak nemají stejnou teplotu. Mraky jsou také dynamické. V mraku dochází k vypařování a kondenzaci vody. Tyto změny skupenství hmoty pohlcují a uvolňují energii a mění teplotu uvnitř mraku. Někdy se vzduch v okolí mraku ohřeje natolik, že může mrak pohltit. Oblak se změní ve vodní páru rozptýlenou ve vzduchu a zmenší se nebo zmizí. Jindy se mraky stanou příliš těžkými na to, aby se udržely ve vzduchu. Mohou klesat k zemi nebo uvolňovat srážky v podobě deště nebo sněhu.
- Freud, E.; Rosenfeld, D. (2012). „Linear relation between convective cloud drop number concentration and depth for rain initiation“ (Lineární vztah mezi koncentrací kapek konvektivního mraku a hloubkou pro iniciaci deště). Journal of Geophysical Research. 117 (D2). doi:10.1029/2011JD016457
- Grenci; Lee M.; Nese, Jon M. (2001). Svět počasí: Fundamentals of Meteorology (Základy meteorologie): A Text / Laboratory Manual (3. vydání). Kendall/Hunt Publishing Company. ISBN 978-0-7872-7716-1.
- Jaramillo, A.; Mesa, O. (19. června 2017). „O relativní hustotě mraků“. Quarterly Journal of the Royal Meterological Society. Vol. 144; Iss. 707, s. 2650-2653. doi:10.1002/qj.3099