Nogle gange når skyer simpelthen kolossale størrelser - selv når de er på jorden og kigger op på lang afstand, kan man kun blive overrasket over deres bizarre former og utrolige volumener. For dem, der endnu ikke har fået viden om deres natur, samt for dem, der ved, at skyer består af meget små vanddråber, er det ofte uklart, hvorfor skyer ikke falder. Hvordan holdes de på himlen?

Hvad er skyer

Både årsagen til spørgsmålet om, hvorfor skyerne ikke falder, og begrundelsen for svaret på det vil være viden om, hvad netop disse skyer er.

Hver sky er en samling af små partikler af vand i flydende eller isform. Størrelsen af ​​sådanne dråber kan enten være fuldstændig ubetydelig - meget mindre end en milliontedel af en meter (ellers kendt som en mikrometer), eller nå flere millimeter.

Enhver lille dråbe er dog stadig tungere end luft. Hvorfor falder i dette tilfælde kun en del af fugten i form af nedbør? Hvordan holdes den resterende masse på himlen?

Hvorfor falder skyerne ikke

Et kort svar på dette spørgsmål kan gives som følger: skyer forbliver på himlen på grund af interaktionen mellem luftmolekyler og mikropartikler af vand. De mindste sætter en vilkårlig bane i tilfælde af en kollision, og de større understøtter varme luftstrømme rettet mod dråberne, der falder under påvirkning af tyngdekraften, modstår deres fald og stiger til området med lavere temperaturer fra den opvarmede jord.

Hvis vi ser mere detaljeret på, hvorfor skyer ikke falder, skal vi først nævne Brownsk bevægelse - den er karakteriseret ved den kaotiske bevægelse af de mindste synlige fragmenter af fast stof placeret i et gasformigt eller flydende medium, der opstår på grund af en ændring i positionen af ​​partiklerne i dette medium, forårsaget igen af ​​termiske effekter . Opkaldt efter videnskabsmanden, der opdagede dette fænomen - Robert Brown.

Brownsk bevægelse er den tilfældige bevægelse af mikroskopiske synlige partikler af et fast stof suspenderet i en væske eller gas, forårsaget af den termiske bevægelse af væskens eller gassens partikler. Det blev opdaget i 1827 af Robert Brown. Brownsk bevægelse stopper aldrig. Det er relateret til termisk bevægelse, men disse begreber bør ikke forveksles. Brownsk bevægelse er en konsekvens og bevis på eksistensen af ​​termisk bevægelse.

Brownsk bevægelse involverer skypartikler, der er mindre end en milliontedel af en meter. Luftmolekyler skubber disse mikrodråber og får dem til at bevæge sig langs en uforudsigelig bane.

Vandpartikler, der når størrelsen af ​​en mikrometer eller mere, er ikke udsat for Brownsk bevægelse - de er for store og tunge til, at luftmolekyler med succes kan skubbe dem. Sådanne dråber begynder at falde ned under påvirkning af tyngdekraften. Luftmodstanden virker dog i den modsatte retning, og dens styrke er proportional med faldets hastighed. Takket være dette holder faldet op med at accelerere, når det falder, og fortsætter med at bevæge sig nedad med konstant hastighed. En vandpartikel, der flyver på denne måde, møder varme luftstrømme på sin vej, som kan bremse dens bevægelse, stoppe den eller endda kaste dråben opad - i den modsatte retning.

Det er derfor, skyer ikke falder til jorden. Bestående af vandpartikler af forskellig størrelse holdes de på himlen på grund af egenskaberne ved det luftmiljø, hvori de er placeret.

Nedbørens rolle i skyernes liv

Hvad sker der med meget store og tunge partikler af vand og dråber, der ikke er suspenderet i luften og ikke kastes opad af dens strømme? Efter at have samlet sig i én sky i store mængder, forvandler de den til en sky og falder til jorden som nedbør - regn, sne, hagl - eller fordamper på vej til jordens overflade.

Også på denne rejse kan dråber ændre deres størrelse - opdeles i mindre eller vokse og smelte sammen med andre.

Alle ved, at skyer består af små dråber vand eller iskrystaller. Vanddråber i skyen har forskellige diametre - fra brøkdele af en mikrometer til flere millimeter. Uanset hvor lille en isdråbe er, er den stadig tungere end luft. Derfor opstår et naturligt spørgsmål: hvordan bliver vanddråber (og samtidig skyen som helhed) i luften og ikke falder til jorden? Samtidig opstår et andet spørgsmål: under hvilke forhold holder vanddråber op med at blive suspenderet i luften og falder til jorden i form af regn?

Lad os starte med de mindste dråber, hvis radius er en brøkdel af en mikrometer. Sådanne dråber forhindres i at falde ned af tilfældige påvirkninger fra luftmolekyler i kaotisk termisk bevægelse. Denne bevægelse kaldes Brownian - efter den engelske botaniker R. Brown, som opdagede den i 1828. Påvirkninger af luftmolekyler tvinger dråben til at hoppe i en række forskellige retninger; som et resultat, bevæger den sig langs en bizart brudt bane.

Jo tungere dråben er, desto sværere er det for luftmolekyler at flytte det fra sin plads, og derfor er den Brownske bevægelse mindre rolle. Men samtidig øges tyngdekraftens indflydelse. Når radius af en dråbe bliver større end en mikrometer, holder dens bevægelse op med at være brunsk. Dråben begynder at falde under påvirkning af tyngdekraften og accelererer gradvist. Og så begynder en ny faktor, der forhindrer dråben i at falde ned, at spille en stor rolle – luftmodstand. Samtidig med faldets acceleration opstår en luftmodstandskraft, der virker på faldet, og den begynder at stige. Den er rettet modsat tyngdekraften og proportional med faldets hastighed.

Efterhånden som trækkraften øges, øges hastigheden af ​​det faldende dråbe mere og langsommere. Når luftmodstandens kraft er lig med tyngdekraften, stopper yderligere stigning i faldets hastighed, og så falder faldet jævnt. En sådan ensartet bevægelig dråbe kan bremses og endda kastes op af en opadgående strøm af varm luft. Og jorden, som opvarmes af solen, er en konstant kilde til sådanne stigende luftstrømme.

Når dråben falder, kan den desuden blot fordampe. Eller brydes op i mindre dråber.

Men en dråbe kan tværtimod blive større: smelte sammen med andre eller kondensere yderligere damp på dens overflade, og så vil den stadig falde til jorden. Sådan opstår nedbør. På en måde kan du endda sige, at nedbør (regn eller sne) er skyernes fald til jorden, kun i virkeligheden er regndråberne eller snefnugene for store og tunge til at være komponenter af skyer.

Godt spørgsmål. For som vi ved fra skolebøgerne, består skyer af små dråber vand og bittesmå iskrystaller, som på den ene eller anden måde er tungere end luft.

Hvordan holder de sig på toppen? Hvor er den ordsprogede tyngdekraft? Og hvorfor ender denne tilbageholdelse ret ofte med, at dråber falder ud i form af regn?

Teorien om kontinuerlig bevægelse, med tilnavnet Brownian, baseret på det faktum, at dråber med en radius på en brøkdel af en mikrometer forhindres i at falde af luftmolekyler, der banker mod dem, hvilket giver disse dråber tilfældig bevægelse, forklarer kun en del af problemet, men ikke alle.

Hvorfor bliver denne dråbe pludselig større i størrelse og vægt, og luftmolekyler er ikke længere i stand til at skubbe den fra sin plads? Det er klart, at når dråbens bevægelse stopper, og den stopper, begynder den at falde. Det er, når tyngdekraften tænder – når dråben stopper. Men så slår luftmodstanden ind... Det er ligesom en cirkusakt, når en cyklist eller motorcyklist kører på lodrette flader. Hvis de stopper, vil de falde. Men når de rider, falder de ikke. De holdes, praktisk talt ophængt, af bevægelse...

De siger, at skyer, der består af dråber og iskrystaller, "holdes" i vejret og forhindres i at falde af stigende luftstrømme fra jorden, opvarmet af solen. Det er derfor, siger de, at fugle kan svæve over jorden uden at slå med vingerne.

Hvad holder skyerne på himlen, når det er nat? Og endda måneløs? Og hvis, f.eks., en ørn har akut brug for at flyve et sted hen på egen hånd, vil den så konstant være nødt til at slå med vingerne om natten, som en gal eller endnu ikke flyver?

Der er en opfattelse af, at skyerne stadig falder. I form af regn eller sne. Snefnug og i endnu højere grad regndråber er dog for tunge til at være en del af skyer. Det vil sige, at helt andre kroppe falder ud af én krop eller genstand. Dette sker i eventyr. Eller når du udfører et trick af en illusionist...

Eller måske er en sky slet ikke et objekt, men en bestemt proces, der løbende sker. Og vi ser, hvad vi ser, altså det, vi har lov til at se. For hvis vi ser essensen af ​​processen, vil vi enten ikke forstå en pokkers ting, eller også vil vi komme i kontakt med det ukendte og se Guds ansigt, hvilket er helt uacceptabelt for mennesker.

Eller måske falder skyerne ikke til jorden, fordi de bare ved, hvordan de skal flyve?

Måske var det sådan, det oprindeligt var tænkt? Når alt kommer til alt, hvis de kunne falde til jorden, ville mange af os lide døden, hvis vi faldt under så meget is og vand. Men dette var ikke inkluderet i Skaberens planer. For den menneskelige sjæl må udholde prøvelser og ikke på én gang blive befriet fra alle problemer og bekymringer, idet den sammen med kroppen bliver begravet under tonsvis af vand og is.

Eller måske er dette et levende billede tegnet eller projiceret for os på den himmelske sfære, som 3D? Som for eksempel en regnbue eller stjerner. Regnbuen funkler og glitrer af farver, stjernerne gløder og glimter. Og skyerne flyder, tager forskellige former og ligner dyr, fugle og endda mennesker. Og alt dette for at vi ikke skulle være så triste på Jorden. Det, der tegnes, falder jo ikke...

Lette, luftige og luftige skyer – de svæver over vores hoveder hver dag og får os til at løfte hovedet og beundre de bizarre former og originale figurer. Nogle gange bryder en fantastisk udseende regnbue igennem dem, og nogle gange om morgenen eller aftenen under solnedgang eller solopgang bliver skyerne oplyst af solens stråler, hvilket giver dem en utrolig, åndsfortryllende nuance. Forskere har studeret luftskyer og andre typer skyer i lang tid. De gav svar på spørgsmålene om, hvad det er for et fænomen, og hvilke typer skyer der er.

Faktisk er det ikke så nemt at give en forklaring. For de består af almindelige vanddråber, som blev løftet op af varm luft fra Jordens overflade. Den største mængde vanddamp dannes over havene (mindst 400 tusinde kubikkilometer vand fordamper her på et år), på land - fire gange mindre.

Og da det i de øverste lag af atmosfæren er meget koldere end under, afkøles luften der ret hurtigt, dampen kondenserer og danner små partikler af vand og is, som et resultat af hvilke hvide skyer opstår. Det kan argumenteres for, at hver sky er en slags fugtgenerator, som vand passerer igennem.

Vand i skyen er i gasformig, flydende og fast tilstand. Vandet i skyen og tilstedeværelsen af ​​ispartikler i dem påvirker skyernes udseende, dets dannelse samt nedbørens art. Det er den type sky, der bestemmer vandet i skyen; for eksempel har bruseskyer den største mængde vand, mens nimbostratus-skyer har 3 gange mindre vand. Vand i en sky er også kendetegnet ved den mængde, der er lagret i dem - skyens vandreserve (vand eller is indeholdt i en skysøjle).

Men alt er ikke så simpelt, for for at en sky kan dannes, har dråber brug for kondenseringskorn - små partikler af støv, røg eller salt (hvis vi taler om havet), som de skal klæbe til, og som de skal dannes omkring. . Det betyder, at selvom luftsammensætningen er fuldstændig overmættet med vanddamp, vil den uden støv ikke kunne blive til en sky.

Hvilken præcis form dråberne (vandet) vil antage, afhænger primært af temperaturindikatorer i de øverste lag af atmosfæren:

• hvis den atmosfæriske lufttemperatur overstiger -10°C, vil hvide skyer bestå af vanddråber;
• hvis atmosfærens temperatur begynder at svinge mellem -10°C og -15°C, så vil sammensætningen af ​​skyerne blive blandet (dryp + krystallinsk);
• hvis temperaturen i atmosfæren er under -15°C, vil de hvide skyer indeholde iskrystaller.

Efter passende transformationer viser det sig, at 1 cm3 sky indeholder omkring 200 dråber, og deres radius vil være fra 1 til 50 μm (gennemsnitsværdier er fra 1 til 10 μm).

Cloud klassificering

Alle har sikkert undret sig over, hvilke typer skyer der findes? Typisk forekommer skydannelse i troposfæren, hvis øvre grænse i polære breddegrader er 10 km væk, i tempererede breddegrader - 12 km, i tropiske breddegrader - 18 km. Andre arter kan ofte observeres. For eksempel er perleskimrende dem normalt placeret i en højde på 20 til 25 km, og sølvfarvede - fra 70 til 80 km.

Grundlæggende har vi mulighed for at observere troposfæriske skyer, som er opdelt i følgende typer skyer: øvre, mellemste og nedre lag, samt vertikal udvikling. Næsten alle (undtagen den sidste type) vises, når fugtig, varm luft stiger til toppen.

Hvis troposfærens luftmasser er i en rolig tilstand, dannes cirrus, stratusskyer (cirostratus, altostratus og nimbostratus), og hvis luften i troposfæren bevæger sig i bølger, opstår der cumulusskyer (cirocumulus, altocumulus og stratocumulus).

Øvre skyer

Vi taler om cirrus, cirrocumulus og cirrostratus skyer. Himmelskyer ligner fjer, bølger eller et slør. Alle er de gennemskinnelige og transmitterer mere eller mindre frit solens stråler. De kan enten være ekstremt tynde eller ret tætte (cirrostratus), hvilket betyder, at det er sværere for lys at trænge igennem dem. Skyvejr signalerer, at en varmefront nærmer sig.

Cirrusskyer kan også forekomme over skyerne. De er arrangeret i striber, der krydser himlens hvælving. I atmosfæren er de placeret over skyerne. Som regel falder sediment ikke ud af dem.

På mellemste breddegrader er hvide skyer på øverste niveau normalt placeret i en højde på 6 til 13 km, i tropiske breddegrader er de placeret meget højere (18 km). I dette tilfælde kan tykkelsen af ​​skyerne variere fra flere hundrede meter til hundredvis af kilometer, som kan være placeret over skyerne.

Bevægelsen af ​​skyer på øverste niveau hen over himlen afhænger primært af vindhastigheden, så den kan variere fra 10 til 200 km/t. Skyens himmel består af små iskrystaller, men skyernes vejr giver ikke praktisk nedbør (og hvis det gør, er der ingen måde at måle dem på i øjeblikket).

Mellemliggende skyer (fra 2 til 6 km)

Disse er cumulusskyer og stratusskyer. I tempererede og polære breddegrader er de placeret i en afstand på 2 til 7 km over jorden; i tropiske breddegrader kan de stige lidt højere - op til 8 km. Alle har en blandet struktur og består af vanddråber blandet med iskrystaller. Da højden er lille, består de i den varme årstid hovedsageligt af vanddråber, i den kolde årstid - af isdråber. Sandt nok når nedbør fra dem ikke overfladen af ​​vores planet - det fordamper på vejen.

Cumulusskyer er let gennemsigtige og er placeret over skyerne. Skyernes farve er hvid eller grå, formørket på steder, ligner lag eller parallelle rækker af afrundede masser, skakter eller enorme flager. Disige eller bølgede stratusskyer er et slør, der gradvist skjuler himlen.

De dannes hovedsageligt, når en koldfront skubber en varm opad. Og selvom nedbør ikke når jorden, signalerer udseendet af mellemliggende skyer næsten altid (undtagen måske tårnformede) en ændring i vejret til det værre (for eksempel et tordenvejr eller snefald). Dette sker på grund af det faktum, at kold luft i sig selv er meget tungere end varm luft og bevæger sig langs overfladen af ​​vores planet, forskyder den meget hurtigt opvarmede luftmasser opad - derfor, på grund af dette, med en skarp lodret stigning af varm luft, hvid skyer af mellemlaget dannes først, og derefter regnskyerne, hvis himmel bærer torden og lyn.

Lave skyer (op til 2 km)

Stratusskyer, nimbusskyer og cumulusskyer indeholder vanddråber, der fryser til sne- og ispartikler i den kolde årstid. De er placeret ret lavt - i en afstand af 0,05 til 2 km og er et tæt, ensartet lavt overhængende dæksel, sjældent placeret over skyer (andre typer). Skyernes farve er grå. Stratusskyer ligner store skakter. Overskyet vejr er ofte ledsaget af nedbør (let regn, sne, tåge).

Skyer af vertikal udvikling (konventioner)

Cumulusskyer selv er ret tætte. Formen minder lidt om en kuppel eller et tårn med afrundede konturer. Cumulusskyer kan blive revet i vindstød. De er placeret i en afstand af 800 meter fra jordens overflade og derover, tykkelsen varierer fra 1 til 5 km. Nogle af dem er i stand til at forvandle sig til cumulonimbusskyer og er placeret over skyerne.

Cumulonimbus-skyer kan findes i ret høje højder (op til 14 km). Deres nederste niveauer indeholder vand, de øverste niveauer indeholder iskrystaller. Deres udseende er altid ledsaget af byger, tordenvejr og i nogle tilfælde hagl.

Cumulus og cumulonimbus, i modsætning til andre skyer, dannes kun med en meget hurtig lodret stigning af fugtig luft:

1. Fugtig varm luft stiger ekstremt intenst.
2. På toppen fryser vanddråber, den øverste del af skyen bliver tungere, synker og strækker sig mod vinden.
3. Et kvarter senere begynder et tordenvejr.

Øvre atmosfære skyer

Nogle gange på himlen kan du observere skyer, der er placeret i de øverste lag af atmosfæren. For eksempel dannes der i en højde af 20 til 30 km perleskimrende himmelskyer, som hovedsageligt består af iskrystaller. Og før solnedgang eller solopgang kan du ofte se sølvfarvede skyer, som er placeret i de øverste lag af atmosfæren, i en afstand af omkring 80 km (interessant nok blev disse himmelske skyer først opdaget i det 19. århundrede).

Skyer i denne kategori kan være placeret over skyerne. For eksempel er en cap-sky en lille, vandret og meget stratus-sky, der ofte findes over skyer som cumulonimbus og cumulus. Denne type skyer kan dannes over en askesky eller brandsky under vulkanudbrud.

Hvor længe lever skyer?

Skyernes liv afhænger direkte af luftfugtigheden i atmosfæren. Hvis der er lidt af det, fordamper de ret hurtigt (der er f.eks. hvide skyer, der ikke varer mere end 10-15 minutter). Hvis der er meget, kan de holde i ret lang tid, vente på, at visse forhold dannes og falde til Jorden i form af nedbør.

Uanset hvor længe en sky lever, er den aldrig i uændret tilstand. Partiklerne, der udgør det, fordamper konstant og dukker op igen. Selvom skyen udadtil ikke ændrer sin højde, er den faktisk i konstant bevægelse, da dråberne i den falder ned, bevæger sig ind i luften under skyen og fordamper.

Sky derhjemme

Hvide skyer er ret nemme at lave derhjemme. For eksempel lærte en hollandsk kunstner at skabe den i sin lejlighed. For at gøre dette ved en bestemt temperatur, fugtighedsniveau og belysning frigav han lidt damp fra en røgmaskine. Skyen, der viser sig, er i stand til at vare i flere minutter, hvilket vil være ganske nok til at fotografere et fantastisk fænomen.

Hvorfor falder skyerne ikke til jorden?

Alle ved, at skyer består af små dråber vand eller iskrystaller. Vanddråber i skyen har forskellige diametre - fra brøkdele af en mikrometer til flere millimeter. Uanset hvor lille en isdråbe er, er den stadig tungere end luft. Derfor opstår et naturligt spørgsmål: hvordan bliver vanddråber (og samtidig skyen som helhed) i luften og ikke falder til jorden? Samtidig opstår et andet spørgsmål: under hvilke forhold holder vanddråber op med at blive suspenderet i luften og falder til jorden i form af regn?

Lad os starte med de mindste dråber, hvis radius er en brøkdel af en mikrometer. Sådanne dråber forhindres i at falde ned af tilfældige påvirkninger fra luftmolekyler i kaotisk termisk bevægelse. Denne bevægelse kaldes Brownian - efter den engelske botaniker R. Brown, som opdagede den i 1828. Påvirkninger af luftmolekyler tvinger dråben til at hoppe i en række forskellige retninger; som et resultat, bevæger den sig langs en bizart brudt bane.

Jo tungere dråben er, desto sværere er det for luftmolekyler at flytte det fra sin plads, og derfor er den Brownske bevægelse mindre rolle. Men samtidig øges tyngdekraftens indflydelse. Når radius af en dråbe bliver større end en mikrometer, holder dens bevægelse op med at være brunsk. Dråben begynder at falde under påvirkning af tyngdekraften og accelererer gradvist. Og så begynder en ny faktor, der forhindrer dråben i at falde ned, at spille en stor rolle – luftmodstand. Samtidig med faldets acceleration opstår en luftmodstandskraft, der virker på faldet, og den begynder at stige. Den er rettet modsat tyngdekraften og proportional med faldets hastighed.

Efterhånden som trækkraften øges, øges hastigheden af ​​det faldende dråbe mere og langsommere. Når luftmodstandens kraft er lig med tyngdekraften, stopper yderligere stigning i faldets hastighed, og så falder faldet jævnt. En sådan ensartet bevægelig dråbe kan bremses og endda kastes op af en opadgående strøm af varm luft. Og jorden, som opvarmes af solen, er en konstant kilde til sådanne stigende luftstrømme.

Når dråben falder, kan den desuden blot fordampe. Eller brydes op i mindre dråber.

Men en dråbe kan tværtimod blive større: smelte sammen med andre eller kondensere yderligere damp på dens overflade, og så vil den stadig falde til jorden. Sådan opstår nedbør. På en måde kan du endda sige, at nedbør (regn eller sne) er skyernes fald til jorden, kun i virkeligheden er regndråberne eller snefnugene for store og tunge til at være komponenter af skyer.