Смотришь на пушистое белое облако, и кажется, что оно легче воздуха. На самом деле это не так. Обычное кучевое облако, которое висит над полем в солнечный день, весит примерно 500 тонн. Это как сто слонов или полностью загруженный Boeing 747.
Звучит как шутка, но цифру подтверждают метеорологи. И нет, облако не падает на голову не потому, что оно невесомое. Причина совсем в другом.
Как учёные взвесили облако
В 1980-х метеоролог Маргарет Лемон из Национального центра атмосферных исследований США решила выяснить массу обычного кучевого облака. Весов у неё не было, поэтому она поступила проще: измерила тень облака на земле, чтобы узнать его ширину, а высоту оценила по типичным пропорциям. Кучевые облака примерно одинаковы в ширину и высоту.
Получился объём около одного кубического километра. Дальше Лемон умножила его на плотность воды в облаке - примерно полграмма на кубометр. Итог: 500 миллионов граммов, или 500 тонн. Сама учёная позже уточняла, что её оценка ближе к 550 тоннам.
Кучевое облако среднего размера может весить около 500 тонн.
Кстати, полграмма на кубометр - это совсем немного. Примерно вес одной крупной горошины на кубометр воздуха. То есть облако выглядит как гора воды, а по сути это почти пустой мешок из воздуха с водяной пылью.
Почему облако не падает
Главная причина - размер капель. Облачные капли микроскопические, их диаметр в сотни раз меньше миллиметра. Чтобы собрать одну дождевую каплю, нужно около миллиона облачных. Такие крошечные капли падают настолько медленно, что их легко удерживают даже слабые восходящие потоки воздуха.
Есть и второй фактор: влажный воздух легче сухого. Молекула воды весит меньше, чем молекулы азота и кислорода, из которых в основном состоит воздух. Поэтому воздух внутри облака менее плотный, чем сухой воздух под ним. Облако как бы плавает на более плотной подушке.
А ещё при конденсации пара выделяется тепло. Оно дополнительно прогревает и расширяет воздух в облаке, добавляя плавучести. Облако постоянно перерабатывает само себя: капли испаряются снизу, конденсируются сверху. Падает оно только тогда, когда капли сливаются в тяжёлые дождевые. То есть дождь - это и есть медленное падение облака.
Сколько весят разные облака
Кучевые облака - не самые тяжёлые. Перистые, которые висят на высоте 7 - 10 километров и состоят из ледяных кристаллов, почти невесомы по сравнению с остальными. Отдельное перистое облако может весить от десяти тонн до десятков тысяч тонн.
Грозовая туча может весить десятки миллионов тонн.
Слоистые поля, которые серым покрывалом закрывают небо на тысячи километров, способны удерживать сотни миллионов тонн воды. А рекордсмены - грозовые кучево-дождевые тучи. Их масса оценивается от 3,5 до 25 миллионов тонн. Это уже не сто слонов, а миллионы.
Если всю влагу из кучевого облака толщиной в километр отжать, под ним окажется слой воды всего 0,3 миллиметра. Вот такой парадокс: облако выглядит как гора, а внутри - лишь тонкая плёнка воды.