Debesų svoris yra neįtikėtinai didelis, tad kaip jie gali išsilaikyti danguje?

Ar kada nors susimąstėte, kodėl debesys lieka danguje? Šį klausimą daugeliui iš mūsų yra uždavę smalsūs vaikai, ir ne visada lengva jį paaiškinti. Tačiau supratus, kas už to slypi, galima šiek tiek nušviesti šį gamtos reiškinį.

Priešingai paplitusiai nuomonei, debesys plūduriuoja ne todėl, kad jų tankis mažesnis nei po jais esančio oro. Tai susiję su oro ir vandens garų judėjimu. Kai oras prie Žemės paviršiaus įkaista, jis kyla aukštyn ir kartu su savimi pasiima vandens garus. Šis kylantis oras yra mažiau tankus už aplinkinį azotą ir deguonį, todėl susidaro jėga, kuri kelia debesis aukštyn ir laiko juos virš vandens. Šis principas panašus į tai, kaip balionai atšoka nuo žemės.

Tačiau kodėl debesys nekyla neribotą laiką kaip helio pripildyti balionai? Atsakymas slypi oro atvėsime. Kai oras atvėsta, ore susiformuoja vandens ir ledo lašeliai, kurie ir sukuria debesis, kuriuos matome. Šie lašeliai sudaro tik nedidelę debesies tūrio dalį, tačiau dėl didelio pačių debesų tūrio jie sparčiai didėja.

Taigi kaip šie sunkūs lašeliai laikosi danguje? Svarbiausia - jų paviršiaus plotas. Kiekvieno atskiro lašelio paviršiaus plotas yra didelis, o tai sukuria aukštyn kylančią jėgą, vadinamą oro pasipriešinimu arba plūdrumo jėga. Ši jėga neutralizuoja gravitaciją ir išlaiko lašelius ore. Mažų lašelių galutinis greitis yra mažas, t. y. jie krenta lėtai, o po jais esantis oras juos lengvai stumia aukštyn.

Tačiau ši pusiausvyra netrunka amžinai. Debesies viduje lašeliai susiduria ir susijungia, sudarydami didesnius lašelius. Kadangi šie lašeliai tampa sunkesni, palyginti su jų paviršiaus plotu, galiausiai jie tampa per sunkūs oro pasipriešinimui, kad galėtų pasipriešinti gravitacijai. Tuomet jie krenta iš dangaus kaip lietaus lašai.

Pasak knygos "Debesų fizika" (The Physics of Clouds) autoriaus Louiso J. Battano, 10 mikronų spindulio lašas krinta 1 cm/s greičiu, o 50 mikronų spindulio lašas - 26 cm/s greičiu. Kai spindulys viršija 0,1 milimetro, oro pasipriešinimo nebepakanka, kad lašeliai išsilaikytų ore, ir pradeda lyti.

Suprasdami debesų mokslinius pagrindus, galėsime įvertinti mūsų atmosferos grožį ir sudėtingumą. O kai kitą kartą jūsų vaikas paklaus, kodėl debesys lieka danguje, galėsite drąsiai paaiškinti oro pasipriešinimo ir gravitacijos vaidmenį šiame gamtos reiškinyje.