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Wie würden Sie sich fühlen, wenn Sie eine Wolke berühren würden? – Violet V., 6 Jahre alt, Somerville, Massachusetts
Vielleicht wissen Sie bereits, wie es sich anfühlt, eine Wolke zu berühren, ohne es zu merken.
Wenn Sie jemals bei nebligem Wetter draußen waren, befanden Sie sich in einer Wolke, nur sehr nahe am Boden und nicht hoch am Himmel. Sowohl Nebel als auch Wolken bestehen aus winzigen Wassertröpfchen, wie man sie manchmal in einer heißen, feuchten Dusche sehen oder riechen kann.
Wolken entstehen durch Verdunstung und Kondensation. Wasser in Seen, Flüssen, Ozeanen oder Pfützen verdunstet zu Wasserdampf, wenn es von der Sonne erhitzt wird. Sie können das Wasser selbst verdampfen lassen, indem Sie es kochen – beobachten Sie, wie es als Dampf verschwindet.
Unsichtbarer Wasserdampf steigt auf natürliche Weise in Form heißer Blasen von der Erdoberfläche in die Atmosphäre auf, wie man sie in einer Lavalampe aufsteigen sieht. Je höher es steigt, desto mehr kühlt es ab, bis der Wasserdampf wieder zu flüssigem Wasser kondensiert.
Wolken bestehen aus Millionen dieser winzigen flüssigen Wassertröpfchen. Diese Tröpfchen streuen die Farben des Sonnenlichts gleichmäßig und lassen Wolken weiß erscheinen. Auch wenn sie wie flauschige Blasen aussehen, kann eine Wolke weder Ihr Gewicht noch etwas anderes als sich selbst tragen.
Der Prozess der Verdunstung und Kondensation in der Atmosphäre ähnelt dem, was in Ihrem Badezimmer passiert, wenn Sie heiß duschen: Das heiße Wasser verdunstet und kondensiert dann wieder zu Wasser auf dem kalten Spiegel.
Wasserdampf kondensiert nicht spontan. Es braucht winzige Partikel oder eine Oberfläche – wie Ihren Badezimmerspiegel –, auf der sich ein Tropfen bilden kann. Atmosphärenforscher wie ich nennen diese winzigen Partikel Wolkenkondensationskerne, kurz CCN. Bei diesen CCNs handelt es sich lediglich um Staub- oder Schmutzpartikel, die vom Wind aufgewirbelt werden und in der Atmosphäre schweben.
Bedeutet das, dass an sehr staubigen und verschmutzten Orten wie Städten mehr Tropfen auftreten als an sauberen Orten? In Gebieten, in denen es viele dieser Wolkenkondensationskerne gibt, fanden die Forscher mehr winzige Tröpfchen und mehr Wolken, während wir in Gebieten, in denen es keine gibt, etwa über dem Ozean oder in der Arktis, weniger Wolken beobachten.
Wenn Wolkentröpfchen in die Atmosphäre aufsteigen, sinkt die Lufttemperatur. Die winzigen Wolkentröpfchen beginnen zu gefrieren, wenn die Temperatur unter 0 Grad Celsius sinkt. Dies ist genau der gleiche Vorgang wie die Herstellung von Eiswürfeln in einem Gefrierschrank.
Gefrorene Tröpfchen sind jetzt Eiskristalle. Ihre Größe nimmt immer weiter zu, da sich Wasserdampf in Eis verwandelt und daran haften bleibt. Wissenschaftler nennen diesen Prozess der Umwandlung eines Gases in einen Feststoff „Ablagerung“. Es entstehen die wunderschönen verzweigten Eiskristalle, die man in Schneestürmen findet.
Ständig aufsteigende Luftströmungen halten diese sehr leichten Wassertröpfchen oder Eiskristalle in der Wolke schwebend. Wie verwandeln sie sich in Regen und Schnee und fallen zu Boden? Es ist einfach, sie bündeln ihre Kräfte.
Die größeren Tröpfchen nehmen die kleineren Tröpfchen auf ihrem Weg zum Boden als Regentropfen auf. Schnee wächst auf die gleiche Weise, wobei die Kristalle zusammenkleben. Ihre kleinen Ärmchen können sich zu einer größeren Schneeflocke verflechten. Wenn Wassertropfen mit Eiskristallen verschmelzen, entsteht Hagel.
Regentropfen werden größer, wenn sie auf den Boden fallen, werden schließlich instabil und zerfallen. Der größte von den Forschern gefundene Regentropfen hatte einen Durchmesser von etwa 0,3 cm. Einige riesige Schneeflocken sollen einen Durchmesser von 15 cm erreicht haben. Und das größte Hagelkorn? Im Jahr 2010 fand jemand in South Dakota ein Hagelkorn mit einem Durchmesser von 20 cm und machte ein Foto davon. Wissenschaftler wissen daher, dass es sich um ein echtes Hagelkorn handelte.
Es wäre viel schmerzhafter, damit zusammenzustoßen, als mit einer dünnen Wasserdampfwolke.
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Dieser Artikel wurde von The Conversation erneut veröffentlicht, einer unabhängigen, gemeinnützigen Nachrichtenorganisation, die Ihnen vertrauenswürdige Fakten und Analysen liefert, die Ihnen helfen, unsere komplexe Welt zu verstehen. Es wurde geschrieben von: Katja Friedrich, Universität von Colorado Boulder
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Katja Friedrich arbeitet nicht für ein Unternehmen oder eine Organisation, die von diesem Artikel profitieren könnte, berät sie nicht, besitzt keine Anteile daran und erhält keine Gelder von diesen und hat keine relevanten Verbindungen über ihre Universitätsposition hinaus angegeben.