雲が雨が降るほど重くなるポイントは、雨の微小滴が凝縮して合体し、その質量が重力の影響を受けるポイントになるときです。
一生岩の下に住んでいない限り、人生のある時点で暴風雨に見舞われた可能性が非常に高い.時々、どこからともなく雨が降ってきたように思えることがあります。予想外の豪雨で、一瞬のうちにびしょぬれになります。数分前、その雨はすべてあなたの頭上にある雲の中に閉じ込められていたのに、なぜあなたの家の乾燥した安全から 4 ブロック離れた場所で、まさにその瞬間を選んで倒れたのでしょうか?
雨が不思議なことに雲の中に浮遊してから、地球に向かって急降下することを決定するまでには、転換点があるに違いありません…しかし、それは何ですか?雨が重すぎて雲にとどまらないのはどの時点ですか?
短い答え: 雨の微小滴が凝縮して合体し、その質量が重力の影響を受けるようになるとき。しかし、雨はそれよりも少し複雑です…
雲の誕生
ご存知のように、雲は地面から水が蒸発するときに形成されます。今日は暖かい日で、明るい太陽が午後中ずっと湖を照らしていたとしましょう。湖の液体の水は温度が上昇するにつれて、最終的に気体の状態に変化し、大気中に上昇します。ただし、プロセスのこの時点では、雨は蒸発して微小な液滴になり、目に見えません。雨滴は通常目に見えるので、何か別のことが起こっていることは間違いありません.
これらの微視的な水蒸気分子が何十億、何兆と空に昇ると、それらは私たちの上にぶら下がっている雲を形成します.これらの水滴は巨大な雲を形成しますが、それらの雲は特に密集しているわけではありません。実際、雲の中の空気の体積は、これらの微細な液滴の体積の 1,000 倍です。
暖かい空気が上昇するので、この水蒸気は上昇しますが、上昇するほど周囲の空気が冷たくなり、この水蒸気が液体の形に戻ります。冷たい空気は暖かい空気ほど多くの水蒸気を保持できません。同様に、気圧が低いと、空気が保持できる水蒸気が少なくなるため、相変化が発生します。形成されるこれらの新しい水滴は非常に小さいですが、紙の厚さの 4 ～ 5 分の 1 です。
また、空気中で自然に形成されるよりも、水が粒子に凝縮する方がはるかに簡単です。したがって、空気中に大量のちりやその他の粒子があると、雲が形成されやすくなります。地形、大気の相互作用、気温、風の変化はすべて、形成される雲の種類に影響を与える可能性がありますが、基本的なプロセスは同じです。ただし、さまざまな種類の雲を説明することは、この記事の範囲を超えています。
これらの広い範囲の水蒸気の下で上昇する暖かい空気は、雲を支えるのに十分な強さもあります。そのため、雲が含まれるすべての雨とともに「浮いている」ように見えます。これは、重力について学んだことすべてに反するように思えるかもしれませんが、これらの微小液滴が実際にどれほど小さいかを考慮する必要があります。それらは、ちりが地球の絶え間ない引力に逆らっているように見えるのと同じように浮いています。
減速して太る
分子が冷たくなるにつれて速度が低下する傾向があるため、これらの微小液滴は互いに跳ね返ったり、空気と一緒に流れたりする代わりに、互いに衝突してくっつき始めます。信じられないかもしれませんが、平均的なサイズの雨滴を形成するには、約 100 万個の微小液滴が必要です。これらの数百または数千の微小液滴のグループは、重力の影響を受けて空気を切り裂いて下から支えることができる質量になるまで、結合および成長を続けます。
奇妙なことに、これらの相互作用を取り巻く空気の強力な動きにより、大きな液滴は非常に小さな微小液滴と結合するのに苦労しています。幸いなことに、高層大気のこのような寒冷な条件では、氷の結晶が形成されることが多く、これがより大きな雨滴の素晴らしい触媒として機能します。微小液滴は氷の結晶に信じられないほど引き付けられ、非常に急速に重量を増やすことができます。これは、雪やみぞれに至るまでのステップのように聞こえるかもしれませんが、地球に戻る過程で、これらの氷の結晶はしばしば液体の状態 (雨とも呼ばれます) に戻ります。
上昇気流と一般的な上向きの大気の動きは、これらの徐々に成長する水滴が適切な瞬間まで落下するのを防ぐのに十分です.最終的に安定した散水をもたらす雲は、地面に近くなり、毎秒数センチメートル上昇する傾向があります。一方、前線は毎秒 2 ～ 3 メートル上昇する可能性があります。つまり、暖かい空気から冷たい空気への移行が急速であるため、これらの嵐の雲が最終的に引き起こす大量の水滴の豪雨です。
土砂降りの中を歩き回っているとき、そのすべての水が長時間にわたって重力に逆らうことは不可能に思えるかもしれませんが、雲の中には膨大な量の空間/空気があり、それらのほとんどの微小液滴の質量は取るに足らないためです。 「クラウドライフ」、最終的に地面に落ちるにはグループの努力が必要です.
雨のない世界
多くの人が空気中の粒子状物質や特定の地域のほこりについて不満を言っていますが、大気中にその物質が存在しない場合、雨が降ることはなく、非常に乾燥した惑星になります.微視的なスケールでは、水蒸気は、私たちの具体的な大規模な測定と同じ凝固点を持っていません.実際、微視的な水蒸気は、マイナス 40 度 (華氏および摂氏) まで気体の状態を保つことができます。このしきい値は非常に寒く、通常は雲が形成されるよりも高い高度でのみ発生します.
幸いなことに、大気中の粒子とほこりにより、これらの氷の結晶と大きな液滴は、より高い温度 (たとえば、-10 ℃) で形成できます。ですから、次にトラックが大量のほこりを空中に舞い上げているのを見ても、イライラしないでください…彼は、私たちが生命を与える雨を上から受け続けることを確実にするのを助けてくれています!
