1.    
  2.    
  3.     Чому хмари не падають на землю

Чому хмари не падають на землю

Всі знають, що хмари складаються з дрібних крапельок води або кристалів льоду. Водяні краплі в хмарі мають різний діаметр – від часток мікрометра до декількох міліметрів. Як би не була мала крижана крапля, вона все ж важче повітря. Тому виникає природне запитання: яким чином водяні краплі (а разом з тим і хмара в цілому) утримуються в повітрі і не падають на землю? Одночасно виникає й інше запитання: за яких умов водяні краплі перестають утримуватися в повітрі і падають на землю у вигляді дощу?

Почнемо з найбільш дрібних крапельок, радіус яких становить частки мікрометра. Таким крапельок не дають падати вниз безладних ударів з боку молекул повітря, що знаходяться в хаотичному тепловому русі. Такий рух називають броунівським – по імені англійського ботаніка Р. Броуна, який відкрив його в 1828 р Удари молекул повітря змушують крапельку відскакувати в самих різних напрямках; в результаті вона рухається по химерно зламаним траєкторії.

Чим важче крапля, тим важче молекулам повітря зрушити її з місця, і, отже, тим менше роль броунівського руху. Але при цьому зростає вплив земного тяжіння. Коли радіус краплі стає більше мікрометра, її рух перестає бути броунівським. Крапля починає падати під дією сили тяжіння, поступово прискорюючись. І тоді починає відігравати велику роль новий фактор, що перешкоджає падінню краплі вниз, – опір повітряного середовища. Одночасно з прискоренням краплі виникає і починає рости діюча на краплю сила опору повітря. Вона спрямована протилежно силі тяжіння і пропорційна швидкості краплі.

У міру зростання сили опору швидкість падаючої краплі наростає все повільніше. Коли сила опору повітря вирівнюється по модулю з силою тяжіння, подальше збільшення швидкості краплі припиняється, і далі крапля падає рівномірно. Таку рівномірно рухливу крапельку може загальмувати і навіть підкинути вгору висхідний потік теплого повітря. А земля, яку нагріває сонце, є постійним джерелом таких висхідних повітряних потоків.

Крім того, в процесі падіння крапля може просто-напросто випаруватися. Або роздрібнитися на більш дрібні крапельки.

Але крапля може і, навпаки, укрупнитися: злитися з іншими або скондесувати на своїй поверхні додатковий пар і тоді вона все-таки впаде на землю. Так і випадають опади. В якомусь сенсі можна навіть сказати, що опади (дощ або сніг) – це падіння хмар на землю, тільки на самому ділі крапельки дощу або сніжинки занадто великі і важкі, щоб вони могли бути складовими хмар.

Якщо під час дощу подивитися на хмару з боку,
то здається, що вона падає на землю. <

21.04.2018

Написати коментар