ในวันที่อากาศร้อนมีเมฆลอยอยู่บนท้องฟ้าทอดเงาเหนือแสงตะวัน
ในขณะที่ถามว่าถ้าเมฆสร้างจากน้ำมากทำไมเมฆถึงลอยอยู่?
เมฆส่วนใหญ่ประกอบด้วยหยดน้ำเล็ก ๆ บางครั้งก็เป็นผลึกน้ำแข็ง
เมฆทั้งหมดที่คุณเห็นมีหยดน้ำและเกล็ดน้ำแข็งซึ่งมีขนาดเล็กมากจนไม่ได้รับผลกระทบจากความเร็วของการตกลงมา
ดังนั้นวัสดุเมฆนี้จะลอยไปกับอากาศโดยรอบ
พฤติกรรมของเขาเหมือนฝุ่นที่บางครั้งคุณเห็นเมื่ออยู่กลางแดดปรากฏว่าฝุ่นลอยอยู่ในอากาศตลอดเวลา
รัศมีของหยดน้ำนี้มีตั้งแต่ไม่กี่ไมโครเมตรไปจนถึงหลายสิบไมโครเมตร - 1 ไมโครเมตรมีขนาดหนึ่งในล้านของเมตร - เล็กแค่ไหน!
ความเร็วที่วัตถุตกลงนั้นสัมพันธ์กับมวลและพื้นที่ผิวของมันซึ่งเป็นสาเหตุที่ปากกาขนนกตกลงมาช้ากว่ากรวดที่มีน้ำหนักเท่ากัน
สำหรับวัตถุที่มีรูปร่างกลมมวลของมันจะเป็นสัดส่วนกับรัศมีลูกบาศก์ ในขณะที่พื้นที่ผิวเป็นสัดส่วนกับรัศมีกำลังสอง
ดังนั้นเมื่อหยดน้ำเล็ก ๆ เหล่านี้มีขนาดใหญ่ขึ้นมวลของมันจึงมีความสำคัญมากกว่ารูปร่างของหยดน้ำจึงตกลงมาเร็วขึ้น
แม้แต่หยดน้ำขนาดใหญ่ที่มีรัศมี 100 ไมโครเมตรก็มีความเร็วตกประมาณ 27 เซนติเมตรต่อวินาทีเท่านั้น
และเนื่องจากผลึกน้ำแข็งมีรูปร่างผิดปกติความเร็วในการตกจึงค่อนข้างน้อย
การเคลื่อนที่ของอากาศในแนวตั้งหรือที่เรียกว่า updrafts ซึ่งเกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศยังส่งผลต่อการลอยตัวของเมฆโดยหักล้างอัตราที่หยดน้ำตกลงมา
เมฆก่อตัวในอากาศที่เคลื่อนที่ขึ้น
อากาศจะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อความดันลดลงและจะขยายตัวและบางลงจนอากาศเย็นลง
อ่านเพิ่มเติม: กระบวนการก่อตัวของลมเป็นอย่างไร?ความเย็นนี้ทำให้ไอน้ำในอากาศกลั่นตัวกลายเป็นน้ำ
เมฆที่มีรูปแบบสตราทิฟอร์มซึ่งเป็นเมฆชนิดหนึ่งที่ก่อให้เกิดฝนตกปานกลางที่คงที่เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีมวลอากาศขนาดใหญ่ แต่มีอัตราการเปลี่ยนแปลงต่ำ
เมฆแบบ Convective หรือ Cumuliform ซึ่งเป็นเมฆชนิดหนึ่งที่ก่อให้เกิดฝนตกหนักและบางครั้งก็มีฟ้าแลบก่อตัวในสภาพแวดล้อมที่มีอัตราการเปลี่ยนแปลงสูง
มวลรวมของเมฆเมื่อเทียบกับมวลอากาศค่อนข้างมากกว่ามวลอากาศ
ลองนึกภาพเมฆขนาดเล็ก 3 กม. เหนือพื้นดินปริมาตร 1 ลูกบาศก์กม. บรรจุน้ำที่มีความหนาแน่น 1 กรัมต่อลูกบาศก์เมตร
มวลโดยรวมของอนุภาคเมฆอยู่ที่ประมาณ 1 ล้านกิโลกรัมซึ่งเท่ากับมวล 500 คัน
อย่างไรก็ตามมวลของอากาศโดยรวมที่มีปริมาตรเท่ากันคือประมาณ 1 พันล้านกิโลกรัมหนักกว่าน้ำที่มีอยู่ในเมฆ 1,000 เท่า
ดังนั้นแม้ว่าเมฆจะมีน้ำจำนวนมาก แต่ก็กระจัดกระจายเป็นระยะทางหลายไมล์ในรูปของหยดน้ำหรือผลึกเล็ก ๆ ซึ่งมีขนาดเล็กเกินกว่าที่แรงโน้มถ่วงจะมีบทบาทได้
จากมุมมองของเราบนพื้นดินเมฆดูเหมือนจะลอยอยู่ในอากาศ
หยดเหล่านี้จะตกลงมาเป็นสายฝนเท่านั้นหากปริมาณน้ำในเมฆมีความหนาแน่นและอิ่มตัวมากจนหยดหนึ่งจะรวมกับหยดอื่น ๆ เพื่อสร้างหยดขนาดใหญ่ขึ้นเป็นเม็ดฝนซึ่งมีมวลเพียงพอที่จะเคลื่อนไป ลงมาเป็นสายฝน
อ้างอิง:
Meteoroloy วันนี้ Donald Ahrens
//www.scientificamerican.com/article/why-do-clouds-float-when/