وزن ابر ها : سنگین تر از چیزی که فکر میکردید

با نگاه به آسمان و دیدن ابر سفید پرزدار که در بالا در حال حرکت است، به راحتی می توان تصور کرد که آنها لطیف و بدون وزن هستند. اما ظاهر می تواند گمراه کننده باشد. این تشکلات ظاهراً لطیف، رازی شگفت انگیز را در خود جای داده اند: آنها توده قابل توجهی از جرم را در خود جای داده اند. در واقع، یک ابر به تنهایی می تواند به اندازه صدها فیل وزن داشته باشد! این سوال را مطرح می کند یک ابر واقعاً چقدر وزن دارد و چه چیزی باعث می شود این سنگین وزن ها به زمین سقوط نکنند؟در ادامه این مقاله از مجله علمی دانستنی نمیدونستم به این سوال پاسخ خواهیم داد.

ابرها با ظاهری پرزدار و شکل‌های دلفریبشان به راحتی ناظر را فریب می‌دهند تا باور کند آن‌ها بی‌ماده هستند. با این حال، در زیر نمای ظاهری لطیف آن‌ها، حقیقتی شگفت‌انگیز نهفته است: ابرها دارای جرم قابل توجهی هستند. این موضوع این سوال را مطرح می‌کند که یک ابر چقدر وزن دارد؟

تعیین وزن یک ابر مستلزم رویکردی دوگانه است: اندازه‌گیری ابعاد ابر و چگالی بخار آب آن. همانطور که آرمین سروشيان، متخصص هيدرولوژی در دانشگاه آريزونا، توضیح می‌دهد، محاسبه دقیق وزن ابر نیازمند دانستن هر دوی این عوامل است.

دانشمندان دو روش اصلی برای برآورد وزن ابر ابداع کرده‌اند. روش اول شامل محاسبه وزن خود بخار آب است. این رویکرد، همانطور که مارگارت لمون، دانشمند جو، نشان داد، نیازمند برآورد حجم ابر و چگالی قطرات آب آن است.

لمون با فرض گرفتن شکل مکعبی ساده برای یک ابر کومه‌ای (که اغلب نزدیک به نسبت‌های واقعی است)، با استفاده از تحقیقات موجود در مورد چگالی متوسط قطرات آب، به رقمی خیره‌کننده رسید: تقریباً ۵۵۰ تن آب که این رقم به وزن تقریباً ۱۰۰ فیل معلق در بالای سر اشاره دارد که شاهکاری واقعاً چشمگیر برای چنین سازه‌ای به ظاهر سبک است.

لازم به ذکر است که وزن ابر بین انواع مختلف به طور قابل توجهی متفاوت است. برای مثال، ابرهای سیروس به طور قابل توجهی آب کمتری در واحد حجم دارند که منجر به وزن کلی بسیار پایین‌تر می‌شود. برعکس، ابرهای کومولونیمبوس، پیشگامان طوفان، به دلیل تراکم بالای آب، از جرم بسیار بیشتری برخوردارند.

با این حال، ابرها فقط از قطرات آب تشکیل نشده‌اند. همانطور که سروشيان اشاره مي‌کند، هوا نيز در جرم آن‌ها نقش دارد. مطالعات آینده می‌توانند وزن هوای بین قطرات آب را برای اندازه‌گیری دقیق‌تر در نظر بگیرند.

ابرها علی‌رغم وزن قابل توجهشان، به دلیل ترکیبی از عوامل در هوا معلق می‌مانند. در درجه اول، اندازه ریز قطرات ابر به پایین آمدن آهسته آن‌ها کمک می‌کند.

به طور متوسط، یک قطره ابر یک میلیون بار از یک قطره باران کوچک‌تر است، اختلاف اندازه‌ای شبیه به اختلاف بین زمین و خورشید. این اندازه کوچک به بادهای ارتفاع بالا اجازه می‌دهد تا آن‌ها را حمل کنند و از سقوط فوری آن‌ها جلوگیری کند.

علاوه بر این، همرفت گرما نقش اساسی در نگه داشتن ابرها در هوا دارد. همانطور که سروشيان توضیح می‌دهد، ابرها از هوای مستقیماً زیر خود چگالی کمتری دارند.

هوای گرم، مانند آب گرم، بالا می‌رود و نسبت به هوای سردتر زیرین شناورتر می‌شود. این سناریویی مشابه با لایه‌ای از کف روی نوشیدنی ایجاد می‌کند و ابر را معلق نگه می‌دارد.

در نهایت، ابرها به صورت باران «می‌افتند». با سرد شدن و ترکیب قطرات آب، آنها بزرگتر و سنگین‌تر می‌شوند و در نهایت به جایی می‌رسند که به صورت باران به زمین می‌ریزند.

خوشبختانه، اندازه قطرات باران، همچنان نسبتاً کوچک باقی می‌ماند که به طور معمول فقط ۲ میلی‌متر قطر دارند. این اندازه کوچک همراه با ماهیت پراکنده آنها از سقوط ناگهانی ۵۵۰ تن آب بر سر ما جلوگیری می‌کند.

بنابراین، دفعه بعد که به ابری به ظاهر بی‌ضرر نگاه می‌کنید، این را به خاطر بسپارید: ممکن است وزن ۱۰۰ فیل را تحمل کند. و از شگفتی‌های همرفت گرما که آنها را در هوا نگه می‌دارد، سپاسگزار باشید!