kíváncsi gyerekek: hogyan maradnak a felhők az égen?

a beszélgetés arra kéri a gyerekeket, hogy küldjenek olyan kérdéseket, amelyekre szakértőt szeretnének válaszolni. Samson Londonból azt akarja tudni, hogy a felhők hogyan maradnak fenn az égen. A légköri tudomány szakértője elmagyarázza.

köszönöm a kérdést, Sámson. Hiszed vagy sem, egyszer megmértem egy felhőt, és nem sokan mondhatják el magukról, hogy megtették! Tudós barátaimmal egy hatalmas léghajóval repültünk fel az égbe, és végigmentünk egy bolyhos, fehér felhőn. Valójában nagyon nedves volt odafent, mert a felhők milliárdnyi apró vízcseppből állnak.

ahogy átrepültünk a felhőn, lézereket és más speciális tudományos eszközöket használtunk annak mérésére, hogy mekkora volt a felhő, és megszámoltuk, hány apró vízcsepp volt benne. Aztán számoltunk, és megállapítottuk, hogy ez a felhő – ami valójában elég kicsi volt egy felhőhöz képest – négy tonnát nyomott. Ez ugyanaz, mint két elefánt! Így, igazad van, hogy csoda, hogy egy ilyen nehéz dolog maradhat fenn az égen.

ennek a puzzle-nak három darabja van, az első a gravitáció. Mint minden ezen a bolygón, a felhőt alkotó apró cseppeket a gravitáció vonzza a Föld felé. De ezek a cseppek olyan kicsiek, hogy nehéz számukra, hogy elhaladjanak az összes levegő alattuk. Ez azt jelenti, hogy egyáltalán nem esnek nagyon gyorsan – valójában csak körülbelül egy centiméter másodpercenként. A felfelé fújó szél pedig visszahozhatja a cseppeket.

ahhoz, hogy a puzzle második darabja illeszkedjen, meg kell tanulnunk néhány megfelelő kémiát; nem túl sokat, de éppen elég a történetünkhöz. Hadd mutassam be a periódusos rendszert: az összes elem térképét, amelyről mi emberek tudunk. Az elemek minden dolog építőkövei – csakúgy, mint a legó legkisebb darabjai, amelyekkel nagyobb és összetettebb tárgyakat építhetsz.

A periódusos rendszer úgy van elrendezve, hogy minden sor legkönnyebb eleme mindig a bal oldalon legyen. A hidrogén a legkönnyebb az összes elem közül, így a bal felső sarokban találja. Ahogy minden sorban balról jobbra mozog, az elemek egyre nehezebbé válnak.

kattintson ide a nagyobb, interaktív változat.

A száraz levegő többnyire két gázból, nitrogénből és oxigénből, valamint egy kis mennyiségű argonból és kis mennyiségű más gázból áll. Egyelőre csak a nitrogénre és az oxigénre koncentrálhatunk. Mint látható a periódusos rendszerben, egyetlen nitrogénatom súlya 14, míg az oxigén súlya majdnem 16.

de sem a nitrogén, sem az oxigén atomok nem szeretnek egyedül lenni, ezért szinte mindig párban mennek – két atom egy molekulában, mint két borsó egy hüvelyben. Emiatt a nitrogénmolekula súlya általában 28, az oxigénmolekula pedig 32.

amint vizet (H₂O) adunk a levegőbe, a dolgok érdekessé válnak. A vízmolekula két hidrogénatomból és egy oxigénatomból áll. Emlékszel, hogy a hidrogén a legkönnyebb elem? Nos, egyetlen vízmolekula súlya mindössze 18. Tehát valójában könnyebb, mint egy nitrogén vagy oxigén molekula. Ezért a nedves levegő könnyebb, mint a száraz levegő.

a puzzle következő darabja a hőmérséklet. Általános szabály, hogy a meleg levegő felemelkedik, míg a hideg levegő leereszkedik. Ha a víz a levegőben melegebb, akkor valószínűbb, hogy gáz. Ha hűvösebb, inkább folyékony formát vesz fel, például felhőcseppeket, esőt, jégesőt vagy havat.

ahogy meleg, nedves levegő emelkedik, egyre hűvösebb lesz. Ahogy lehűl, több apró vízcseppek képződnek. Arra számíthat, hogy a vízcseppek csak esőként esnek le, ehelyett valami szórakoztató történik. Tudod, hogyan hűti le az izzadság a bőrünket, amikor kiszárad és folyadékból gázzá változik? Nos, amikor a gáz folyadékká válik, pontosan az ellenkezője történik: valójában hőt bocsát ki.

ez azt jelenti, hogy a felhőcseppeket most egy apró meleg levegő takaró veszi körül. Mit csinál a meleg levegő? Emelkedik! Nem túl messze, bár, mert a levegő újra lehűl, ahogy felmegy.

most a rejtvényünk befejeződött: a felhők apró vízcseppekből állnak, amelyeket a gravitáció alig érint, nedves levegőbe ágyazva, amely könnyebb, mint a száraz levegő. Apró, meleg légtakarók veszik körül őket, amelyek felemelik őket az ég felé. Így maradhatnak fenn a több milliárd tonnás felhők az égen.

Helló, kíváncsi gyerekek! Ha kérdése van, szeretne egy szakértőt válaszolni, kérje meg egy felnőttet, hogy küldje el [email protected]. Győződjön meg róla, hogy tartalmazza a nevét, életkorát (és ha szeretné, melyik városban él). Minden kérdést szívesen látunk-komoly, furcsa vagy szokatlan!

Jim McQuaid, a Leedsi Egyetem légköri összetételének docense. Ez a cikk eredetileg a beszélgetésen jelent meg. Olvassa el az eredeti cikket.
1. kép: windy_sydney / Flickr, CC BY-NC