zvědavé děti: jak zůstávají mraky na obloze?
konverzace žádá děti, aby zaslaly otázky, na které by chtěli odpovědět odborník. Samson z Londýna chce vědět, jak mraky zůstávají na obloze. Vysvětluje odborník na atmosférickou vědu.
Díky za otázku, Samsone. Věř tomu nebo ne, jednou jsem vážil mrak a ne mnoho lidí může říci, že to udělali! Můj vědec přátelé a já letěl do nebe v obří vzducholoď, a šel celou cestu přes načechraný, bílý oblak. Ve skutečnosti tam bylo velmi mokré, protože mraky jsou tvořeny miliardami malých kapiček vody.
když jsme letěli mrakem, použili jsme lasery a další speciální vědecké přístroje, abychom změřili, jak velký je mrak, a spočítali, kolik malých kapiček vody v něm bylo. Pak jsme si udělali nějakou matematiku a zjistili jsme, že tento mrak-který byl vlastně docela malý, na mrak-vážil čtyři tuny. To je stejné jako dva sloni! Takže máte pravdu, když se divíte, jak taková těžká věc může zůstat na obloze.
existují tři kusy této skládačky, a první z nich je gravitace. Stejně jako všechno na této planetě jsou malé kapičky, které tvoří mrak, přitahovány k zemi gravitací. Ale tyto kapičky jsou tak malé, že je pro ně těžké protlačit veškerý vzduch pod nimi. To znamená, že vůbec nepadají velmi rychle – ve skutečnosti jen asi jeden centimetr za sekundu. A každý vítr, který fouká nahoru, může přenášet kapičky zpět nahoru.
abychom se vešli do druhého kusu skládačky, musíme se naučit nějakou správnou chemii; ne příliš mnoho, ale jen dost pro náš příběh. Dovolte mi představit periodickou tabulku: mapu všech prvků, o kterých my lidé víme. Prvky jsou stavebními kameny všech věcí-stejně jako nejmenší kousky Lega, které používáte k vytváření větších a složitějších objektů.
periodická tabulka je uspořádána tak, že nejlehčí prvek každého řádku je vždy vlevo. Vodík je nejlehčí ze všech prvků, takže ho najdete vlevo nahoře. Při pohybu po každém řádku zleva doprava se prvky stávají těžšími a těžšími.
periodická tabulka prvků (možná budete muset přiblížit vidět jasně). G. P. Moss / QMUL
Klikněte zde pro větší, interaktivní verze.
suchý vzduch se většinou skládá ze dvou plynů, dusíku a kyslíku, plus trochu argonu a malého množství dalších plynů. Prozatím se můžeme soustředit jen na dusík a kyslík. Jak vidíte na periodické tabulce, hmotnost jediného atomu dusíku je 14, zatímco kyslík váží téměř 16.
ale atomy dusíku ani kyslíku nechtějí být samy, takže téměř vždy jdou ve dvojicích-dva atomy v molekule, jako dva hrášky v lusku. Z tohoto důvodu molekula dusíku obvykle váží 28 a molekula kyslíku váží 32.
jakmile do vzduchu přidáme vodu (H₂O), věci se stanou zajímavými. Molekula vody se skládá ze dvou atomů vodíku a jednoho atomu kyslíku. Pamatujete si, jak je vodík nejlehčím prvkem? Jedna molekula vody váží pouhých 18. Takže je vlastně lehčí než molekula dusíku nebo kyslíku. Proto je vlhký vzduch lehčí než suchý vzduch.
dalším dílem skládačky je teplota. Teplý vzduch zpravidla stoupá, zatímco studený vzduch klesá dolů. Když je voda ve vzduchu teplejší, je pravděpodobnější, že to bude plyn. Když je chladnější, dává přednost tekuté formě, jako jsou kapičky mraků, déšť, krupobití nebo sníh.
mraky se často tvoří na vrcholcích hor, kde teplý vlhký vzduch fouká nahoru a pak velmi rychle ochlazuje. (Andee Duncan/Flickr ).
jak teplý, vlhký vzduch stoupá, je chladnější a chladnější. A jak se ochladí, vytvoří se více drobných kapiček vody. Dalo by se očekávat, že kapičky vody jen spadnout jako déšť, ale místo toho, něco zábavného se stane. Víte, jak pot ochlazuje naši pokožku, když zaschne a změní se z kapaliny na plyn? Když se plyn změní na kapalinu, stane se přesný opak: ve skutečnosti vydává teplo.
to znamená, že kapičky mraků jsou nyní obklopeny malou přikrývkou teplého vzduchu. A co dělá teplý vzduch? Stoupá! Ne moc daleko, ačkoli, protože vzduch se znovu ochladí, jak to jde nahoru.
nyní je naše hádanka kompletní: mraky jsou tvořeny malými kapičkami vody, které jsou stěží ovlivněny gravitací, vložené do vlhkého vzduchu, který je lehčí než suchý vzduch. A jsou obklopeni malými teplými přikrývkami vzduchu, které je zvedají k obloze. Takto mohou mraky vážící miliardy tun zůstat nad vodou na obloze.
Dobrý den, zvědavé děti! Pokud máte otázku, na kterou chcete odpovědět, požádejte dospělého, aby ji poslal [email protected]. Ujistěte se, že obsahují vaše jméno ,věk(a pokud chcete, ve kterém městě žijete). Všechny otázky jsou vítány-vážné, divné nebo šílené!
Jim McQuaid, docent atmosférického složení, University of Leeds. Tento článek byl původně publikován na The Conversation. Přečtěte si původní článek.
Obrázek 1: windy_sydney / Flickr, CC BY-NC