De ce plouă? O întrebare simplă, la prima vedere, cu un răspuns foarte complex. În timp ce unii oameni consideră ploaia un fenomen banal, acesta ascunde o sumedenie de secrete, care ne demonstrează încă o dată complexitatea naturii.
- Ploaia rece este un proces comun prin care picăturile de apă rece ajung să ude Pământul.
- Nu toți norii produc ploaie. Unii dintre ei, chiar dacă par mici și frumoși, sunt foarte grei. Specialiștii au descoperit cum se măsoară greutatea unui nor.
- În ultimii ani, datorită schimbărilor climatice, au început să apară noi tipuri de nori.
Pentru a înțelege complexitatea ploii, trebuie să spunem că există două procese distincte, care produc norii de ploaie: procesul Bergeron și procesul de coliziune–coalescență.
Procesul Bergeron sau „Ploaia Rece”
Procesul Bergeron explică modul în care se produce ploaia în porțiunile superioare ale norilor, unde temperaturile sunt considerabil sub îngheț. O mare parte din ploaia care rezultă din procesul Bergeron începe cu fulgii de zăpadă (de aceea, uneori se numește și „ploaie rece”).
Procesul, numit după un meteorolog suedez Tor Bergeron, descrie modul în care picăturile de apă din straturile superioare ale norilor se adună și interacționează pentru a produce ploaia rece. Cum poate apa să rămână lichidă la temperaturi sub îngheț, vă întrebați? Contrar lucrurilor pe care le-am învățat la școală, apa în stare pură, aflată în norii de altitudine, nu îngheață la 0 ° C , ci la -40 ° C .
În primă ipostază, cristalele de gheață existente într-un nor, colectează numeroase molecule de apă. Și astfel, pe măsură ce lichidul scade, cristalele de gheață cresc cu ajutorul vaporilor de apă. Pe măsură ce acest ciclu continuă, se produc cristale de zăpadă suficient de mari pentru a cădea. Pe măsură ce cristalele cad prin nor, se întâlnesc cu alte picături înghețate și ca urmare, se măresc. Apare o reacție în lanț și astfel se produc multe cristale de zăpadă. Acestea se strâng în mase mai mari numite fulgi de zăpadă!
Dacă temperaturile din nor rămân sub punctul înghețului, atunci se va produce ninsoarea. În caz contrar, dacă cristalele de gheață întâlnesc în nor temperaturi peste punctul de îngheț, atunci ele vor cădea pe Pământ sub formă de ploaie.
Procesul de coliziune–coalescență
Procesul de coliziune–coalescență descrie modul în care se formează ploaia în „norii calzi” – nori localizați cu mult sub nivelul de îngheț al atmosferei superioare.
Astfel se formează picături în norii lichizi relativ mari datorită prezenței unor nuclee de condensare „gigant”, cum ar fi sarea marină. Aceste picături mari cad la viteze mari prin nor și se ciocnesc cu picăturile mai mici, care sunt mai lente. Pe măsură ce se întâmplă acest lucru se unesc și devin și mai mari. Picăturile mari se mișcă în nor până ce cresc suficient de mult. Atunci este momentul în care norul nu le mai poate duce și începe ploaia.
De ce nu toți norii produc ploaie?
După cum știm din experiența de zi cu zi, nu toți norii produc ploaie sau ninsoare. De ce? Explicația este una relativ simplă și la îndemâna oricui.
Toți norii sunt alcătuiți din picături foarte mici de apă, dar din cauza dimensiunilor lor mici, aceste picături se vor evapora la scurt timp după cădere în aerul relativ uscat de sub nor. În capacitatea lor de a face călătoria spre sol, picăturile trebuie să crească de aproximativ 1 milion de ori. Pentru ca procesul Bergeron să funcționeze, un nor trebuie să conțină atât picături lichide, cât și cristale de gheață. Ambele coexistă numai în norii care au temperaturi între -10 și -20 ° C.
În mod similar, procesul de coalescență a coliziunii poate funcționa numai atunci când norii conțin câteva picături de lichid care sunt mai mari decât mărimea medie a picăturilor norului de 0,02 milimetri. Specialiștii susțin că norii plați nu sunt capabili de precipitații, doar cei care se dezvoltă pe verticală.
Care sunt nori de ploaie?
Acum, că știm că nu toți norii nu sunt factorii de precipitații hai să vedem care sunt norii de ploaie sau ninsoare:
- Este cunoscut faptul că norii Altostratus produc precipitații foarte ușoare.
- Nimbostratus este unul dintre principalii producători de precipitații. La urma urmei, „nimbus” este numele în latină pentru nor de ploaie!
- Norii Cumulonimbus sunt cei care produc furtuni și ploi abundente.
Care este greutatea unui nor?
V-ați întrebat vreodată cât cântărește un nor? Chiar dacă un nor pare să plutească în aer, atât aerul cât și norul au masă și greutate. Norii plutesc pe cer pentru că sunt mai puțin denși decât aerul, dar se dovedește că cântăresc foarte mult.
Norii se formează atunci când temperatura devine prea rece pentru ca aerul să rețină vaporii de apă. Vaporii se condensează în picături mici. Oamenii de știință au măsurat densitatea unui nor cumulus la aproximativ 0,5 grame pe metru cub. Norii cumulus sunt nori albi pufoși, dar densitatea norilor depinde și de tipul lor.
Norii din categoria cirrus pot avea o densitate mai mică, în timp ce norii cumulonimbus purtători de ploaie pot fi mai denși. Totuși, un nor cumulus este un bun punct de plecare pentru un calcul, deoarece acești nori au o formă și o dimensiune destul de ușor de măsurat.
Cum măsori un nor? O modalitate este de a măsura direct umbra sa atunci când Soarele este deasupra capului. Se măsoară timpul în care trece umbra deasupra unui punct fix.
- Distanța = Viteza x Timpul
Norii cumulus sunt la fel de largi și înalți pe cât sunt lungi, deci volumul unui nor este:
- Volumul = Lungimea x Lățimea x Înălțimea
- Volumul = 1000 metri x 1000 metri x 1000 metri
- Volumul = 1.000.000.000 de metri cubi
Norii sunt uriași! În continuare, puteți utiliza densitatea unui nor pentru a găsi masa sa:
- Densitatea = masa / volumul
- 0,5 grame pe metru cub = x / 1.000.000.000 metri cubi
- 500.000.000 grame = masă
Norii cumulonimbus sunt considerabil mai densi și mult mai mari. Acești nori pot cântări un milion de tone. Este ca și cum ai avea o turmă de elefanți care îți plutesc deasupra capului. Dacă asta te îngrijorează, gândește-te la cer ca la ocean și la nori ca nave. În condiții obișnuite, navele nu se scufundă în mare și norii nu cad din cer!
De ce nu cad din cer?
Dacă norii sunt atât de masivi, cum rămân ei pe cer?
Norii plutesc în aer suficient de dens pentru a-i susține. În principal, acest lucru se datorează variațiilor temperaturii atmosferei. Temperatura afectează densitatea gazelor, inclusiv aerul și vaporii de apă, astfel încât un nor experimentează evaporarea și condensul. Interiorul unui nor poate fi un loc turbulent, așa cum știți dacă ați trecut prin unul într-o aeronavă.
Modificarea stării de materie a apei între un lichid și un gaz absoarbe sau eliberează energie, afectând temperatura. Deci, un nor nu stă doar pe cer plutind. Uneori, devine prea greu pentru a rămâne pe cer, ceea ce duce la precipitații, cum ar fi ploaia sau zăpada. Alteori, aerul din jur devine suficient de cald pentru a transforma norul în vapori de apă, făcând norul să fie mai mic sau chiar să dispară de pe cer.
Undulatus Asperatus, norii apăruți în ultimii ani
O nouă categorie de nori, Undulatus Asperatus, descoperită de o echipă de astronomi în 2006, ar putea deveni prima formaţiune noroasă care ar putea fi recunoscută oficial în ultimii 70 de ani.
Denumite şivaluri agitate”, norii Undulatus Asperatus au fost fotografiaţi pentru prima dată pe cerul din Cedar Rapids, în statul american Iowa, în anul 2006. De atunci și până în prezent au fost văzuți în numeroase locuri de pe glob. Acești nori se formează datorită aerului mai cald, care stă deasupra aerului mai rece, iar vânturile îi modelează în formă de vârtej.
Specialiștii susțin că este nevoie de o cantitate foarte mare de căldură în atmosferă pentru ca acest tip de nori să se nască. Din acest motiv, se pune pe seama încălzirii globale apariția norilor Undulatus Asperatus.
Acești nori sunt de-a dreptul ciudați prin forma lor impunătoare. Ei seamănă foarte bine cu un ocean învolburat, privit de jos în sus. Meteorologii susțin că pe cât de înfiorător arată, acești nori nu aduc întotdeauna ploi sau furtuni. Ei sunt de cele mai multe ori îmspăimântători prin formă și nu prin abundența de apă.
Meteorologii din lumea întreagă studiază încă norii Undulatus asperatus. Potrivit lui Graeme Anderson, de la Universitatea Reading din Marea Britanie, condiţiile în care se creează aceste formaţiuni noroase impresionante sunt asemănătoare celor în care se formează norii Mammatus. Diferenţa dintre cele două categorii constă în faptul că vânturile de mare altitudine modelează vaporii în forma unor valuri şi vârtejuri
Resurse
Why Raindrops are Different Sizes, The USGS Water Science School.
