Ένα λευκό, αφράτο σύννεφο μπορεί να φαίνεται ελαφρύ σαν πούπουλο, αλλά το νερό που περιέχει μπορεί να ζυγίζει εκατοντάδες τόνους. Σε ένα ενδεικτικό παράδειγμα για νέφος τύπου σωρείτη, ο υπολογισμός φτάνει περίπου τους 500 τόνους νερού.
Πώς παραμένει όλη αυτή η ποσότητα στον ουρανό; Το κλειδί είναι ότι δεν πρόκειται για μια συμπαγή μάζα νερού, αλλά για μικροσκοπικά σταγονίδια απλωμένα μέσα σε έναν τεράστιο όγκο αέρα.
Ο υπολογισμός πίσω από τους 500 τόνους
Για να εκτιμήσουμε πόσο ζυγίζει το νερό ενός σύννεφου, χρειαζόμαστε δύο στοιχεία: τον όγκο του και την ποσότητα νερού που περιέχει κάθε κυβικό μέτρο. Η Αμερικανική Γεωλογική Υπηρεσία, USGS, χρησιμοποιεί ένα απλό παράδειγμα με νέφος όγκου ενός κυβικού χιλιομέτρου.
Για να φανταστείτε αυτόν τον όγκο, σκεφτείτε έναν κύβο με μήκος, πλάτος και ύψος από ένα χιλιόμετρο. Περιλαμβάνει ένα δισεκατομμύριο κυβικά μέτρα, παρότι ένα πραγματικό σύννεφο φυσικά δεν έχει τόσο κανονικό σχήμα.
Αν υποθέσουμε ότι κάθε κυβικό μέτρο περιέχει 0,5 γραμμάριο υγρού νερού, ο υπολογισμός είναι:
1.000.000.000 κυβικά μέτρα × 0,5 γραμμάριο = 500.000.000 γραμμάρια, δηλαδή 500.000 κιλά ή 500 τόνοι νερού.
Αυτή είναι μια ενδεικτική εκτίμηση, όχι το βάρος κάθε σύννεφου. Η ποσότητα αλλάζει ανάλογα με τις διαστάσεις, τον τύπο του νέφους και τις συνθήκες στο εσωτερικό του. Επίσης, ο συγκεκριμένος υπολογισμός αφορά μόνο τα σταγονίδια, χωρίς να προσθέτει τη μάζα του αέρα.
Τα σύννεφα δεν είναι ορατοί υδρατμοί
Οι υδρατμοί είναι νερό σε αέρια μορφή και δεν φαίνονται με γυμνό μάτι. Το λευκό ή γκρίζο νέφος που βλέπουμε αποτελείται από μικροσκοπικά σταγονίδια νερού, παγοκρυστάλλους ή συνδυασμό τους.
Τα σταγονίδια σχηματίζονται όταν οι συνθήκες επιτρέπουν στους υδρατμούς να συμπυκνωθούν, συνήθως πάνω σε πολύ μικρά αιωρούμενα σωματίδια. Αυτά λειτουργούν ως πυρήνες γύρω από τους οποίους συγκεντρώνεται το νερό.
Σε πολλούς σωρείτες, η διαδικασία αρχίζει όταν αέρας κοντά στο έδαφος θερμαίνεται και ανεβαίνει. Καθώς ανυψώνεται, διαστέλλεται και ψύχεται, ώσπου μπορεί να αρχίσει η συμπύκνωση. Άλλα σύννεφα σχηματίζονται όταν ο αέρας αναγκάζεται να ανέβει πάνω από βουνά ή κατά μήκος μετώπων.
Γιατί τα μικρά σταγονίδια δεν πέφτουν σαν βροχή;
Η βαρύτητα δρα και στα σταγονίδια του σύννεφου. Επειδή όμως είναι εξαιρετικά μικρά, η αντίσταση του αέρα περιορίζει πολύ την ταχύτητα με την οποία πέφτουν σε σχέση με τον αέρα γύρω τους.
Τα ανοδικά ρεύματα και οι μικρές αναταράξεις μπορούν να τα μεταφέρουν και να αντισταθμίζουν την αργή καθοδική κίνησή τους. Γι’ αυτό δεν αρκεί να γνωρίζουμε το συνολικό βάρος του νερού: έχει σημασία ότι είναι μοιρασμένο σε αναρίθμητα μικρά σταγονίδια, αντί να συγκεντρώνεται σε μία μεγάλη σταγόνα.
Το σύννεφο, άλλωστε, δεν διατηρεί πάντα τα ίδια σωματίδια και το ίδιο σχήμα. Νέα σταγονίδια σχηματίζονται με τη συμπύκνωση, ενώ άλλα εξατμίζονται όταν αναμειγνύονται με ξηρότερο αέρα. Έτσι, ένα νέφος μπορεί να αλλάζει συνεχώς χωρίς να εξαφανίζεται αμέσως.
Πότε το νερό αρχίζει να πέφτει στο έδαφος;
Η βροχή δεν ξεκινά επειδή το σύννεφο ξεπέρασε ένα συγκεκριμένο συνολικό βάρος. Χρειάζεται τα σταγονίδια ή τα σωματίδια πάγου να μεγαλώσουν αρκετά, ώστε να μπορούν να πέσουν αποτελεσματικά μέσα από τον αέρα.
Ένας τρόπος είναι οι συγκρούσεις και οι συνενώσεις σταγονιδίων. Σταγονίδια διαφορετικού μεγέθους κινούνται με διαφορετικές ταχύτητες, συναντιούνται και μπορούν να σχηματίσουν μεγαλύτερες σταγόνες.
Σε ψυχρότερα σύννεφα, σημαντικό ρόλο παίζει και η ανάπτυξη παγοκρυστάλλων. Αυτοί μπορούν να μεγαλώσουν και να πέσουν ως χιόνι ή να λιώσουν περνώντας από θερμότερα στρώματα αέρα, φτάνοντας στο έδαφος ως βροχή.
Η έναρξη της βροχής δεν σημαίνει ότι το νέφος θα αδειάσει και θα διαλυθεί αμέσως. Όσο συνεχίζεται η παροχή υγρασίας και η δημιουργία νέων σταγονιδίων, μπορεί να εξακολουθεί να αναπτύσσεται και να δίνει βροχόπτωση.
Η σχέση των νεφών με τη θερμότητα της Γης
Η δημιουργία ενός σύννεφου συνδέεται και με μεταφορά ενέργειας. Η εξάτμιση του νερού απαιτεί ενέργεια, ενώ η συμπύκνωση των υδρατμών σε σταγονίδια απελευθερώνει θερμότητα στον αέρα. Η απελευθέρωση αυτή συμβαίνει κατά την αλλαγή κατάστασης του νερού, όχι απλώς επειδή οι σταγόνες αρχίζουν να πέφτουν.
Τα σύννεφα επηρεάζουν επίσης την ακτινοβολία. Αντανακλούν μέρος του ηλιακού φωτός προς το διάστημα, αλλά απορροφούν και επανεκπέμπουν υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέμπει η Γη.
Η τελική επίδρασή τους εξαρτάται από χαρακτηριστικά όπως το ύψος, το πάχος και η έκτασή τους. Τα χαμηλά, πυκνά νέφη συχνά έχουν ισχυρή ψυκτική επίδραση μέσω της αντανάκλασης του ηλιακού φωτός, ενώ τα ψηλά, λεπτά νέφη μπορούν να ευνοούν περισσότερο τη θέρμανση.
Την επόμενη φορά που θα δείτε έναν λευκό σωρείτη, σκεφτείτε ότι η αφράτη όψη του κρύβει πραγματική μάζα νερού. Το εντυπωσιακό είναι πώς τόσο μικρά σταγονίδια, απλωμένα σε τόσο μεγάλο χώρο, σχηματίζουν κάτι που διακρίνεται από χιλιόμετρα μακριά.
Πηγές:
