Облака выглядят легкими и пушистыми, но на удивление они очень тяжелые.
Когда вы летите в самолете над облачным покрывалом, оно кажется мягким, пышным и легче воздуха. Но не стоит обманываться — это только на первый взгляд, на самом деле, облака намного, намного тяжелее, чем кажутся.
Итак, сколько же весит облако? И как его взвесить? Вот что говорят специалисты.
Облака состоят в основном из воздуха и миллионов крошечных капелек воды, которые образуются, когда вода конденсируется вокруг некой «затравочной» частицы. Такой частицей может быть что угодно – от молекулы азотной кислоты до газов, выделяемых деревьями.
Существует несколько способов измерить вес облака. Первый – это взвесить водяной пар, из которого оно состоит, и для этого «нужно кое-что знать о размерах облака», – говорит Армин Сороушян, гидролог из Университета Аризоны. Также нужно знать, насколько плотно упакованы капли воды в облаке.
Несколько лет назад Маргарет Лемоун, специалист по атмосферным явлениям из Национального центра атмосферных исследований в Боулдере, штат Колорадо, задалась вопросом о весе воды в среднестатистическом кучевом облаке. Она произвела подсчеты. Сначала она измерила размер тени облака и оценила его высоту, использовав для расчетов форму, близкую к кубической. Кучевые облака часто бывают примерно одинаковыми как в высоту, так и в ширину, поэтому это предположение помогло упростить расчет объема. Затем, на основе предыдущих исследований, она оценила плотность капель воды примерно в 0,5 г на кубический метр. «У меня получилось около 500 метрических тонн воды», – говорит Лемоун. – «Это примерно равно весу 100 слонов, висящих у вас над головой.
Конечно, у разных типов облаков разный вес. Например, перистые облака намного легче, потому что в них гораздо меньше воды на единицу объема. А кучево-дождевые облака (темные грозовые тучи, которые вы видите непосредственно перед грозой), как правило, намного тяжелее.
Однако в объеме облака есть не только капли воды, там также есть и воздух. Если пойти дальше в расчетах веса облака, следует учитывать и вес воздуха между каждой каплей.
Но если облака такие тяжелые, почему они не падают? Во-первых, «капли настолько малы, что падают они не очень быстро», – говорит Лемоун. Средняя капля воды в облаке примерно в 1 миллион раз меньше капли дождя – примерно такое же соотношение размеров Земли и солнца. Ветровые потоки удерживают такие крошечные капельки в воздухе гораздо дольше, чем если бы они были статичными.
Также в дело вступает тепловая конвекция. Облако на самом деле менее плотное, чем воздух непосредственно под ним. Когда теплый воздух (и теплая вода) поднимается вверх, он становится более «плавучим», чем холодный воздух (и холодная вода) под ним, подобно слою пены в чашке латте.
Конечно, можно сказать, что облака «выпадают» в виде дождя. При охлаждении капли в облаке конденсируются друг на друге, увеличиваются в размерах и в конце концов становятся настолько тяжелыми, что падают на Землю. По данным Университетского центра атмосферных исследований, хотя дождевая капля намного больше капли в облаке, она в среднем имеет всего около 2 миллиметров в диаметре. И вес таких маленьких капель распределяется достаточно равномерно, чтобы 500 тонн воды не обрушились вам на голову сразу.
Итак, в следующий раз, когда вы увидите маленькое красивое облачко, проплывающее у вас над головой, просто помните: 100 слонов. И благодарите свою счастливую звезду за тепловую конвекцию!