Wie viel wiegt eine Wolke?

Wie kann etwas mit so viel Gewicht über Ihrem Kopf schweben und nicht auf den Boden fallen? Die Antwort liegt in der Dichte, dem Volumen, den winzigen Wassertropfen und der ständigen Bewegung der Luft.

Eine typische Quellwolke wiegt etwa 500.000 Kilogramm, wenn wir das flüssige Wasser darin zählen. Die Schätzung kommt von einer einfachen Rechnung.

Das US Geological Survey erklärt, dass Wissenschaftler das Gewicht einer Wolke schätzen können, indem sie ihre Dichte und ihr Volumen betrachten. Eine typische Quellwolke hat eine Dichte von etwa 0,5 Gramm pro Kubikmeter.

Nehmen wir an, unsere Wolke misst etwa 1 Kubikkilometer. Ein Kubikkilometer enthält 1 Milliarde Kubikmeter. Multiplizieren Sie dieses große Volumen mit 0,5 Gramm Wasser pro Kubikmeter, und Sie erhalten 500 Millionen Gramm oder 500.000 Kilogramm. Das sind etwa 500.000 Kilogramm, oder ungefähr 500 Tonnen.

Diese Zahl ist eine Schätzung. Eine Wolke hat keine klare Grenze, und ihre Größe, Dichte und Wassermenge ändern sich ständig. Eine große, volle Quellwolke kann daher viel mehr Wasser enthalten als eine kleine.

Wissenschaftler müssen auch entscheiden, was sie mit "wie viel eine Wolke wiegt" meinen. Sie können die Masse des Wassers und Eises der Wolke messen oder die damit verbundene Luft betrachten. In diesem Artikel konzentriert sich die einfachere Antwort auf die Wolkenpartikel selbst.

Wolkentropfen bleiben oben, weil sie extrem langsam in Bezug auf die umgebende Luft fallen, während steigende Luft und atmosphärische Turbulenzen sie auch schweben lassen können. Eine Wolke ist kein solides 500.000-Kilogramm-Objekt, das an einem Punkt hängt. Ihre Masse ist durch ein großes Luftvolumen verteilt.

Denken Sie an einen einzelnen Regentropfen im Vergleich zu Wolkentropfen. Der Regentropfen ist groß genug, um leicht unter Schwerkraft zu fallen. Innerhalb einer Wolke kann jedoch dasselbe Grundmaterial – Wasser – unter Milliarden von mikroskopischen Tropfen aufgeteilt werden. Diese winzigen Wassertropfen sind durch einen Kubikkilometer oder mehr Atmosphäre verteilt und nicht wie Wasser in einem Tank zusammengedrückt.

Warme Luft ist auch wichtig. Erwärmte Luft dehnt sich aus, wird weniger dicht und steigt. Die steigende Luft kann abkühlen, während der atmosphärische Druck sinkt, und schließlich eine Temperatur erreichen, bei der Wasserdampf um winzige Schwebeteilchen kondensiert. Das ist eine Möglichkeit, wie Wolken entstehen. NOAA stellt fest, dass steigende, abkühlende Luft der häufigste Weg zur Sättigung und Wolkenbildung ist.

Diese Aufwärtsströmungen helfen auch, winzige Tropfen schweben zu lassen. Es ist ein bisschen wie Staub, der in einem Sonnenstrahl hängt: Jedes Teilchen hat Masse und die Schwerkraft zieht daran, aber kleine Teilchen können schweben bleiben, während sich die umgebende Luft bewegt.

Wolken sind nicht gewichtslos. Auch die Luft, die sie hält, ist nicht gewichtslos. Auf Meereshöhe beträgt der normale atmosphärische Druck etwa 101,3 Kilopascal. Ein Barometer misst diesen Druck.

Wolkenwasser fällt als Niederschlag, wenn Tropfen oder gefrorene Partikel groß genug werden, um eine wesentliche Abwärtsbewegung in Bezug auf die umgebende Luft zu entwickeln. Das bedeutet, dass das Gewicht einer Wolke immer changiert.

Winzige Tropfen können kollidieren und verschmelzen und allmählich größere Tropfen bilden. Wenn diese Tropfen wachsen, nehmen ihre Endfallgeschwindigkeiten zu, und sie fallen zur Erde. Je nach Temperatur und anderen atmosphärischen Prozessen kann Niederschlag als Regen, Schnee oder eine andere gefrorene Form die Erde erreichen.

Das erklärt auch, warum viel Gewicht in einer Wolke versteckt sein kann, ohne dass alles auf einmal fällt. Wasser ist durch ein riesiges Volumen verteilt, und nur eine kleine Menge befindet sich in einem bestimmten Kubikmeter. Wenn sich Tropfen verbinden, ändert sich jedoch das Gleichgewicht.

Die Wolkengröße ist genauso wichtig wie die Dichte. Eine durchschnittliche Quellwolke ist eine Sache. Ein turmartiger Gewitterwolke kann ein viel größeres Volumen einnehmen und Hunderte von Millionen oder sogar Milliarden von Pfund flüssigem Wasser und Eis enthalten. Dichtes Wasser und Eis in diesen Wolken können zu intensivem Niederschlag beitragen.

Die Frage, wie viel eine Wolke wiegt, führt zu einem größeren Stück Wissenschaft: Wolken sind aktive Teile der Wetter- und Klimasysteme der Erde. Sie sitzen nicht einfach am Himmel und warten darauf, Regen zu machen.

Wolken können einfallende Sonnenstrahlung zurück in den Weltraum reflektieren und die Menge an Energie reduzieren, die die Erdoberfläche erreicht. Sie können auch Wärme absorbieren und zurückhalten, die sich von der Erde entfernt. NASA erklärt, dass niedrige, dicke Wolken im Allgemeinen eine stärkere Kühlwirkung haben, während hohe, dünne Wolken mehr zur Erwärmung beitragen, indem sie ausstrahlende Wärme zurückhalten.

Das macht Wolken zu wichtigen Regulatoren der Temperatur des Planeten. Ihre Wassertropfen, Eisteilchen, Höhe, Dichte und Abdeckung beeinflussen, wie Energie durch die Atmosphäre bewegt wird.

Das Masse einer Wolke kann sich Minute für Minute ändern, während Wasserdampf kondensiert, Tropfen verschmelzen, Niederschlag fällt und Luftströme ihre Grenzen neu gestalten. Das macht "Wie viel Gewicht hat die Sache?" zu einer schwierigeren Frage.