A felhők mindig is az emberiség tanulmányozásának tárgyát képezték. Amikor kicsik voltunk, sokan csodálkoztunk miből vannak a felhők. A felhők gyakran vattának vagy nagy lebegő párnának tűnnek, de a valóságban ez a megjelenés megtévesztő. Ebben a cikkben részletesen megtudjuk, mik azok a felhők, hogyan keletkeznek, és milyen különböző típusok léteznek. Ezenkívül látni fogjuk, hogy a felhők milyen szerepet játszanak az éghajlatban, és hogyan befolyásolják a mindennapi életet.
Miből vannak a felhők
Egyszerűen fogalmazva, a felhő egy tömege vízcseppek, jégkristályok vagy mindkettő, a légkörben szuszpendálva. Ezek a részecskék a légkörben lévő vízgőz kondenzációja miatt keletkeznek. Bár gyakran vízgőznek nevezik, a valóságban a vízgőz láthatatlan; Valójában azokat az apró cseppeket vagy jégkristályokat látjuk, amelyek visszaverik a napfényt.
A felhőképződés három alapvető összetevőt igényel: vízgőz, részecskék a légkörben és alacsony hőmérsékletek. A vízgőz főként az óceánokból, folyókból és tavakból felszálló víz párolgásából, a növények párologtatásából és a glaciális szublimáció (amikor a szilárd jég közvetlenül gőzzé válik anélkül, hogy átmenne a folyékony halmazállapoton).
Ez a lebegő gőz azonban önmagában nem tud felhőket képezni. Ahhoz, hogy a vízgőz összetapadjon és látható cseppekké kondenzálódjon, szükség van arra, amit a tudósok "kondenzációs magok«. Ezek a magok a levegőben lebegő egyszerű részecskék, például por, pollen, az óceánokból származó sószemek vagy a vulkánokból és erdőtüzekből származó hamu. Ezek a részecskék higroszkópos tulajdonságokkal rendelkeznek (azaz hajlamosak magukhoz vonzani a vizet), lehetővé téve, hogy a nedvességmolekulák összetapadjanak és cseppeket képezzenek.
Az ezeken a magokon lecsapódó kondenzáció révén vízcseppek és jégkristályok válnak láthatóvá, és az általunk ismert felhők keletkeznek. Ha a hőmérséklet elég alacsony, a cseppek jégkristályokká alakulhatnak.
Felhőképződés
A vízgőz lecsapódásához szükséges, hogy a légtömeg a légkörbe emelkedjen, ahol alacsonyabb a hőmérséklet. Ez többféleképpen történhet. Az egyik leggyakoribb oka a konvekció, amikor a Nap felmelegíti a Föld felszínét, és ez a hő átadódik a felette lévő levegőnek. Ahogy a levegő felmelegszik, kevésbé sűrűsödik és felemelkedik. Emelkedése során a légkör hidegebb rétegeivel találkozik, aminek következtében a vízgőz látható cseppekké kondenzálódik.
A légtömeg lehűtésének másik módja az áthaladás orográfiai emelkedés. Ez akkor fordul elő, amikor egy légtömeg emelkedni kényszerül, amikor hegyekkel vagy más földrajzi akadályokkal találkozik. Ahogy emelkedik a levegő, lehűl, és ha elegendő nedvességet tartalmaz, akkor a szél felőli oldalon (ahova a szél becsap) orográfiai felhők képződnek.
Végül a légtömegek emelkedése frontálisan is megtörténhet, vagyis ott, ahol a forró, nedves levegő tömege találkozik a hideg levegő tömegével. Ebben az esetben a forró levegő kénytelen a hideg levegő fölé emelkedni, ami ismét azt okozza, hogy a gőz cseppekké vagy kristályokká kondenzálódik, amelyek felhőket képeznek.
Miután a légtömeg kellőképpen megemelkedett és harmatpontra hűlt, a vízgőz elkezd lecsapódni a kondenzációs magokon, létrehozva az első cseppfolyós vizet. Egy bizonyos méret elérése után ezek a cseppek ütközni kezdenek egymással, és az "ütközés-összeolvadás" néven ismert folyamat során egyesülnek. A felhőket összetételüktől függően többféleképpen osztályozzák, amint azt alább látni fogjuk.
Felhőtípusok
A felhők osztályozása különböző tényezők alapján történhet, például alakjuk és magasságuk alapján. A modern felhőosztályozási rendszert 1803-ban Luke Howard brit kémikus és meteorológus dolgozta ki, és a felhőket különböző kategóriákra osztja, amelyeket ma is használunk:
- Cirriformok: Magas, vékony felhők, amelyek gyakran fehér tollaknak tűnnek az égen. Jégkristályokból állnak.
- Cumulus alakzat: Duzzadt és szivacsos szerkezetük jellemzi őket, mint a pamut csomók. Ezek a felhők függőlegesen fejlődnek, gyakran napsütéses napokon.
- Réteg: Felhők, amelyek folyamatos és egységes réteget alkotnak az égbolton. Gyakran nagy területeket fednek le, és gyenge vagy tartós esőt hozhatnak.
- Nimbiformák: Ezek intenzív csapadékot produkáló felhők, és általában viharokhoz vagy folyamatos esőhöz kapcsolódnak.
Magasság szerinti osztályozás:
A felhőket magasságuk alapján is osztályozzák:
- Alacsony felhőzet: 0 és 2 km magasság között, mint pl rétegek, amely tartós szitálást produkálhat, vagy a gomolyos rétegfelhő, alacsony bázisú felhőréteg.
- Közepes felhők: 2 és 6 km magasság között, mint pl középmagas gomolyos felhő vagy magas rétegek, ami fontos meteorológiai változásokat jelenthet.
- Magas felhők: 6 km felett, as cirrus felhők, melyeket jégkristályok alkotnak és általában jó időt jeleznek.
- Függőleges fejlesztési felhők: Az ilyen típusú felhők, mint pl zivatarfelhő, nagy magasságokat érhetnek el, és általában erős viharokkal és zuhogó esőkkel járnak együtt.
Miért úsznak a felhők?
A felhők mérföldekre is megnyúlhatnak az égen, és bár nagy mennyiségű vizet tartalmaznak, úgy tűnik, hogy könnyen lebegnek a levegőben. Ez két fő tényezőnek köszönhető: a alacsony sűrűségű a vízcseppek és felhajtóerő jelenség.
A felhőben lévő vízcseppek olyan kicsik, hogy súlyuk elhanyagolható a környező légtömeghez képest. Ezenkívül a felhők jellemzően melegebb levegőrétegekben képződnek, amelyek kevésbé sűrűek, mint a körülöttük lévő hidegebb levegő. Ez felfelé irányuló erőt, felhajtóerőt generál, amely a felhőket szinten tartja a légkörben.
Például egy 1 köbkilométeres felhő körülbelül 1.000 tonna vizet tartalmazhat, de a körülötte lévő levegő tömege sokkal nagyobb, így ez a felhő "lebeghet".
Miért fehérek a felhők?
A felhők fehér vagy szürke színűek, mivel a vízcseppek és jégkristályok szórják a napfényt. A napfény, amely fehér, a látható spektrum összes színének kombinációjából áll. Amikor a fény a felhő cseppjeivel vagy kristályaival ütközik, minden irányban és azonos intenzitással szétszóródik.
A fehér felhők azok, amelyek cseppjei nem elég nagyok ahhoz, hogy egyenetlenül szórják a fényt. Ha azonban a felhőkben lévő vízcseppek nagyobbak, mint a viharfelhőkben, a fény minden irányba és különböző intenzitással szóródik, így sötétebbnek vagy szürkebbnek tűnnek.
Ezenkívül, ha alulról nézünk egy felhőt, és a nap mögötte van, sötétebbnek tűnhet, mivel a fény egy részét a felhőrészecskék blokkolják.
A felhők jelentősége az éghajlatban
A felhők kulcsszerepet játszanak a bolygó éghajlatában. Napközben a felhők egy részét tükrözhetik napsugárzás vissza az űrbe, lehűtve a Föld felszínét. Ez a hatás leginkább alacsony, sűrű felhőknél érezhető, mint pl gomolyos rétegfelhő, amelyek növelik a Föld albedóját (fényvisszaverő képességét).
Másrészt a felhők "meleg takaróként" is működhetnek, amely megfogja a Föld felszíne által éjszaka kibocsátott hőt, megakadályozva, hogy az a világűrbe szóródjon. Ezt a jelenséget üvegházhatásnak nevezik, és a közepes és magas felhőknél még hangsúlyosabb.
A két folyamat közötti egyensúly határozza meg, hogy a felhők lehűtik vagy felmelegítik az éghajlatot. Az alacsony, sűrű felhők általában jobban hozzájárulnak a lehűléshez, míg a magas felhők, például a pehelyfelhők nettó felmelegedést okoznak. Éppen ezért elengedhetetlen a felhők tanulmányozása, hogy megértsük, hogyan hatnak a globális éghajlatra, és hogyan befolyásolhatják azt éghajlatváltozás.
A hőmérsékletre gyakorolt hatásuk mellett a felhők jelentik az éghajlatváltozás fő mechanizmusát. csapadék, elosztja a vizet az egész bolygón, és táplálja a folyókat, tavakat és víztartó rétegeket.
Végül, a felhők nemcsak vizuális látványt nyújtanak számunkra, hanem létfontosságú szerepet játszanak az éghajlat szabályozásában és a vízeloszlásban a Földön. Nélkülük a víz körforgása nem fejeződhetne be, és bolygónkon az élet egészen másként alakulna.