Облака, которые мы видим каждый день, когда смотрим вверх, легко висят в небе, как хлопок.
Это заставляет некоторых людей считать само собой разумеющимся, что облако очень легкое, иначе оно должно было бы упасть! Ведь любое облако в небе может весить от десятков до сотен тонн!
Некоторые метеорологи говорят, что облако диаметром около 1 км может иметь массу 500 тонн, что эквивалентно 4 взрослым синим китам или более чем 70 взрослым африканским слонам!
Кусок облака может быть длиной в несколько километров, а маленький – в сотни метров, а это значит, что качество облаков над нашими головами выходит далеко за рамки нашего воображения!
Но как такое тяжелое облако оказалось в воздухе?
Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно понять, как образуются облака.
Проще говоря, в атмосфере есть водяной пар, который при охлаждении на воздухе разжижается в мелкие капельки жидкости или конденсируется в мелкие кристаллы льда, которые собираются все медленнее, образуя в воздухе видимые полимеры. Это облако, которое вы видите. Он имеет большую массу и больший объем, то есть имеет очень низкую плотность.
Облако будет падать под действием силы тяжести, и будет падать все быстрее и быстрее. На облака также влияет сопротивление воздуха, которое постепенно увеличивается по мере увеличения скорости падения.
Но эти две переменные не единственные. Поток воздуха и непрерывный подъем горячего воздуха воздействуют на маленькие капельки в облаке внешними силами, делая их «легче», настолько легкими, что они висят в небе, когда плывут.
Кратко поговорим о воздействии этих «сил» на мелкие капли с научной точки зрения.
На большой высоте к поверхности мелких капель в облаке прикрепляется слой воздуха, который можно рассматривать как устойчивую «оболочку». Воздух снаружи «оболочки» обдувает маленькую каплю, что создает для нее относительную скорость потока. Разница в скорости между двумя типами воздуха «оболочка» и «вне оболочки» создает трение, препятствующее падению.
Научное название этого трения — «вязкое сопротивление».
В то же время на мелкие капли в облаке также влияет собственная гравитация и плавучесть воздуха. Когда они оба и «вязкое сопротивление» уравновешены, скорость маленькой капли пропорциональна квадрату радиуса.
* Простой вывод, Сяо Хэн не будет приводить здесь формулу
То есть если у объекта маленький радиус, то и скорость падения тоже маленькая. Эта скорость также имеет научное название «скорость хвоста».
Поэтому, когда нет восходящего потока, облака падают вниз, но скорость очень ~очень~медленная~
А с «падающими облаками» знакомы все.
Как прошел дождь и снег? Потому что они слишком тяжелые, чтобы удерживать воздух~
