copii curioși: cum stau norii pe cer?

conversația cere copiilor să trimită întrebări la care ar dori să răspundă un expert. Samson din Londra vrea să știe cum stau norii pe cer. Un expert în știința atmosferică explică.

Multumesc pentru intrebare, Samson. Credeți sau nu, am cântărit odată un nor și nu mulți oameni pot spune că au făcut asta! Prietenii mei oameni de știință și cu mine am zburat în cer într-un dirijabil uriaș și am mers până la capăt printr-un nor alb pufos. De fapt, era foarte umed acolo, pentru că norii sunt alcătuiți din miliarde de picături mici de apă.

în timp ce zburam prin nor, am folosit lasere și alte dispozitive științifice speciale pentru a măsura cât de mare era norul și pentru a număra câte picături mici de apă erau în el. Apoi, am făcut niște calcule și am constatat că acest nor – care era de fapt destul de mic, pentru un nor – cântărea patru tone. E la fel ca doi elefanți! Deci, ai dreptate să te întrebi cum poate un lucru atât de greu să stea pe cer.

există trei piese ale acestui puzzle, iar prima este gravitația. Ca orice de pe această planetă, picăturile minuscule care alcătuiesc un nor sunt atrase spre Pământ prin gravitație. Dar aceste picături sunt atât de mici încât le este greu să treacă peste tot aerul de sub ele. Aceasta înseamnă că nu cad deloc foarte repede – de fapt, doar aproximativ un centimetru pe secundă. Și orice vânt care suflă în sus poate duce picăturile înapoi.

pentru a se potrivi celei de-a doua piese a puzzle-ului, va trebui să învățăm o chimie adecvată; nu prea mult, totuși, suficient pentru povestea noastră. Permiteți-mi să vă prezint tabelul periodic: o hartă a tuturor elementelor pe care noi, oamenii, le cunoaștem. Elementele sunt elementele de bază ale tuturor lucrurilor – la fel ca cele mai mici piese de Lego, pe care le folosiți pentru a construi obiecte mai mari și mai complexe.

tabelul periodic este organizat astfel încât cel mai ușor element al fiecărui rând să fie întotdeauna în stânga. Hidrogenul este cel mai ușor dintre toate elementele, așa că îl veți găsi în partea stângă sus. Pe măsură ce vă deplasați de-a lungul fiecărui rând de la stânga la dreapta, elementele devin din ce în ce mai grele.

Click aici pentru o versiune mai mare, interactiv.

aerul uscat este format în mare parte din două gaze, azot și oxigen, plus un pic de argon și cantități mici de alte gaze. Deocamdată, ne putem concentra doar pe azot și oxigen. După cum puteți vedea în tabelul periodic, greutatea unui singur atom de azot este de 14, în timp ce oxigenul cântărește aproape 16.

dar nici atomii de azot, nici oxigenul nu le place să fie singuri, așa că aproape întotdeauna merg în perechi – doi atomi într-o moleculă, ca două mazăre într-o păstaie. Din această cauză, o moleculă de azot cântărește de obicei 28, iar o moleculă de oxigen cântărește 32.

de îndată ce adăugăm apă (H₂O) în aer, lucrurile devin interesante. O moleculă de apă este formată din doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen. Amintiți-vă cum hidrogenul este cel mai ușor element? O singură moleculă de apă cântărește doar 18. Deci este de fapt mai ușor decât o moleculă de azot sau oxigen. De aceea, aerul umed este mai ușor decât aerul uscat.

următoarea piesă a puzzle-ului este temperatura. De regulă, aerul cald se ridică, în timp ce aerul rece se scufundă. Când apa din aer este mai caldă, este mai probabil să fie un gaz. Când este mai rece, preferă să ia o formă lichidă, cum ar fi picături de nori, ploaie, grindină sau zăpadă.

pe măsură ce aerul cald și umed se ridică, devine mai rece și mai rece. Și pe măsură ce se răcește, se formează mai multe picături mici de apă. S-ar putea să vă așteptați ca picăturile de apă să cadă ca ploaia, dar în schimb, se întâmplă ceva distractiv. Știi cum transpirația ne răcește pielea când se usucă și se transformă din lichid în gaz? Ei bine, când gazul se transformă în lichid, se întâmplă exact opusul: de fapt degajă căldură.

aceasta înseamnă că picăturile de nor sunt acum înconjurate de o pătură mică de aer cald. Și ce face aerul cald? Se ridică! Nu foarte departe, totuși, pentru că aerul se va răci din nou pe măsură ce urcă.

acum puzzle-ul nostru este complet: norii sunt alcătuiți din picături mici de apă, care sunt greu afectate de gravitație, încorporate în aerul umed, care este mai ușor decât aerul uscat. Și sunt înconjurate de mici pături calde de aer, care le ridică spre cer. Acesta este modul în care norii care cântăresc miliarde de tone pot rămâne pe linia de plutire pe cer.

Bună ziua, copii curioși! Dacă aveți o întrebare la care doriți să răspundă un expert, rugați un adult să o trimită [email protected]. Asigurați-vă că acestea includ numele, vârsta (și, dacă doriți, orașul în care locuiți). Toate întrebările sunt binevenite-grave, ciudat sau traznita!

Jim McQuaid, Profesor Asociat de compoziție atmosferică, Universitatea din Leeds. Acest articol a fost publicat inițial pe conversație. Citiți articolul original.
Imaginea 1: windy_sydney / Flickr, CC BY-NC