Gondolkozott már azon, hogy vajon mennyit nyom egy felhő? Nyilvánvalóan a válasz a felhő méretétől és típusától függ. Egy átlagos gomolyfelhő körülbelül 1,1 millió fontot nyom. Tehát, bár egy felhő pelyhesnek tűnhet, biztosan nem könnyű! Itt megnézzük, hogyan lehet kiszámítani egy felhő súlyát, és magyarázatot kapunk arra, hogy miért nem esnek le a felhők annak ellenére, hogy nagyon nehezek.
Hogyan határozzuk meg egy felhő súlyát
Egy felhőt nem lehet egyszerűen egy mérlegre tenni és megmérni. A tömegét és a súlyát a térfogatából és a sűrűségéből számítják ki. A térfogat a felhő háromdimenziós mérete. A sűrűség a felhő térfogategységre jutó tömege. A felhő tömegének vagy súlyának megállapításához a két értéket kombináljuk:
sűrűség = tömeg / térfogat
a tömeg megoldása:
tömeg = sűrűség x térfogat
A különböző típusú felhőknek különböző sűrűségi értékei vannak. Az esőt hordozó cumulonimbus felhők sűrűbbek, mint a csipkés cirrusfelhők. A gomolyfelhő jó kiindulópont a sűrűségszámításhoz, mert ez a felhőtípus meglehetősen szabályos méretű és alakú. A tudósok a cumulus felhő átlagos sűrűségét körülbelül 0,5 gramm/köbméterben mérték. A meteorológusok lézer-Doppler sebességmérést használnak ennek az értéknek a megállapításához.
A felhő méretének mérésének egyik módja, hogy meghatározott sebességgel áthajtunk az árnyékán, amikor a nap közvetlenül a feje fölött van. Ha ismerjük a sebességet és azt, hogy mennyi idő alatt haladtunk át az árnyékon, meg tudjuk találni az árnyék hosszát, ami megegyezik a felhő hosszával délben:
Távolság = sebesség x idő
Ezzel a módszerrel egy tipikus gomolyfelhő átmérője körülbelül 1 kilométer vagy 1000 méter. Bár a felhők nem tökéletes kockák, a cumulus felhő szélessége és magassága körülbelül megegyezik a hosszával, így a térfogata:
Térfogat = hossz x szélesség x magasság
Térfogat = 1000 méter x 1000 méter x 1000 méter x 1000 méter
Térfogat = 1.000.000.000 köbméter
A felhők gigantikusak! Ezután a sűrűség és a térfogat értékeit beillesztve megkapjuk a felhő tömegét, ami egyben a földi súlya is.
Tömeg = sűrűség x térfogat
Tömeg = (0.5 gramm/köbméter) x (1.000.000.000 köbméter)
Tömeg = 500.000.000 gramm vagy 500.000 kilogramm
Ha ezt az értéket átváltjuk fontra, akkor egy felhő súlya 1,1 millió font.
A cirruszfelhők kisebbek és kevésbé sűrűek, ezért kisebb a súlyuk, mint a gomolyfelhőknek. A Cumulonimbus felhők sokkal nagyobbak és sűrűbbek, mint a gomolyfelhők, ezért sokkal nagyobb a súlyuk. Egy cumulonimbus felhő 1 millió tonnát is nyomhat.
Mi nyom annyit, mint egy felhő
Nehéz elképzelni, hogyan néz ki 1 millió font. Hogy perspektívába helyezzük, egy felhő súlya körülbelül annyi, mint:
- 3 kék bálna (egyenként 375 000 font)
- 100 elefánt
- 40 iskolabusz
- körülbelül 20 000 000 dollár amerikai negyeddollárosban
- Airbus A380 utasszállító repülőgép (1,1 millió font)
- Union Pacific Big Boy gőzmozdony (1.2 millió font)
- Antonov An-225 Mriya teherszállító repülőgép (1,28 millió font)
- Egy erőművi transzformátor (1,28 millió font)
Miért nem hullanak a felhők
Ha a felhők olyan hatalmasak, miért nem hullanak le az égből? A válasz az, hogy leesnének, ha nem lenne semmi közöttük és a föld között. A felhők azonban egy olyan légrétegen nyugszanak, amely elég sűrű ahhoz, hogy megtartsa őket. A felhőkre úgy is gondolhatunk, mint hajókra, amelyek a levegő tengerén hajóznak. A levegő azért sűrűbb, mint a felhő, mert a levegő és a felhő hőmérséklete nem azonos. Emellett a felhők dinamikusak. A víz párolgása és kondenzációja a felhőben történik. Ezek az anyagállapot-változások energiát vesznek fel és adnak le, megváltoztatva a hőmérsékletet a felhőben. Néha a felhőt körülvevő levegő eléggé felmelegszik ahhoz, hogy elnyelje a felhőt. A felhő a levegőben eloszló vízgőzzé válik, és összezsugorodik vagy eltűnik. Máskor a felhők túl nehézzé válnak ahhoz, hogy a levegőben maradjanak. A talaj felé süllyedhetnek, vagy eső vagy hó formájában csapadékot bocsátanak ki.
- Freud, E.; Rosenfeld, D. (2012). “Lineáris kapcsolat a konvektív felhőcseppszám-koncentráció és az eső megindulásának mélysége között”. Journal of Geophysical Research. 117 (D2). doi:10.1029/2011JD016457
- Grenci; Lee M.; Nese, Jon M. (2001). Az időjárás világa: A meteorológia alapjai: A Text / Laboratory Manual (3. kiadás). Kendall/Hunt Kiadóvállalat. ISBN 978-0-7872-7716-1.
- Jaramillo, A.; Mesa, O. (2017. június 19.). “A felhők relatív sűrűségéről”. Quarterly Journal of the Royal Meterological Society (A Királyi Meterológiai Társaság negyedéves folyóirata). Vol. 144; Iss. 707, pp. 2650-2653. doi:10.1002/qj.3099