Wolken zien er misschien uit als grote, donzige marshmallows in de lucht, maar in werkelijkheid zijn het zichtbare verzamelingen van kleine waterdruppels (of ijskristallen, als het koud genoeg is) die hoog in de atmosfeer boven de aarde leven oppervlakte. Hier bespreken we de wetenschap van wolken: hoe ze zich vormen, bewegen en van kleur veranderen.
Vorming
Wolken vormen zich wanneer een stuk lucht van het oppervlak omhoog komt in de atmosfeer. Terwijl het pakket stijgt, gaat het door lagere en lagere drukniveaus (de druk neemt af met de hoogte). Bedenk dat lucht de neiging heeft om van hogere naar lagere drukgebieden te gaan, dus als het pakket naar gebieden met lagere druk reist, duwt de lucht erin naar buiten, waardoor het uitzet. Deze expansie gebruikt warmte-energie en koelt daardoor het luchtdeeltje. Hoe verder hij omhoog gaat, hoe meer hij afkoelt. Wanneer de temperatuur afkoelt tot die van de dauwpunttemperatuur, de waterdamp in het pakket condenseert in druppels vloeibaar water. Deze druppels verzamelen zich vervolgens op de oppervlakken van stof, pollen, rook, vuil en zeezoutdeeltjes
kernen. (Deze kernen zijn hygroscopisch, wat betekent dat ze watermoleculen aantrekken.) Het is op dit punt - wanneer waterdamp condenseert en zich op condensatiekernen nestelt - dat wolken zich vormen en zichtbaar worden.Vorm
Heb je ooit lang genoeg naar een wolk gekeken om hem naar buiten uit te zien groeien, of keek je even weg om te ontdekken dat wanneer je terugkijkt, de vorm is veranderd? Als dat zo is, zult u blij zijn te weten dat het niet uw verbeelding is. De vormen van wolken veranderen voortdurend dankzij de processen van condensatie en verdamping.
Nadat er een wolk is ontstaan, stopt de condensatie niet. Dit is waarom we soms merken dat wolken zich uitbreiden naar de aangrenzende lucht. Maar naarmate de stroming van warme, vochtige lucht blijft stijgen en condensatie toevoert, infiltreert de drogere lucht uit de omgeving uiteindelijk in de drijvende luchtkolom in een proces dat meesleuren. Wanneer deze drogere lucht in het wolklichaam wordt gebracht, verdampt het de druppeltjes van de wolk en zorgt ervoor dat delen van de wolk verdwijnen.
Beweging
Wolken beginnen hoog in de atmosfeer omdat ze daar zijn gemaakt, maar ze blijven zweven dankzij de kleine deeltjes die ze bevatten.
De waterdruppels of ijskristallen van een wolk zijn erg klein, minder dan een micron (dat is minder dan een miljoenste meter). Hierdoor reageren ze heel langzaam op zwaartekracht. Overweeg een steen en een veer om dit concept te visualiseren. De zwaartekracht beïnvloedt elk, maar het gesteente valt snel terwijl de veer door zijn lichtere gewicht geleidelijk naar de grond drijft. Vergelijk nu een veer en een afzonderlijk wolkendruppeldeeltje; het deeltje zal zelfs langer duren dan de veer om te vallen, en vanwege de kleine afmetingen van het deeltje, zal de kleinste beweging van lucht het omhoog houden. Omdat dit voor elke clouddruppel geldt, geldt dit voor de hele cloud zelf.
Wolken reizen met het hogere niveau winden. Ze bewegen met dezelfde snelheid en in dezelfde richting als de heersende wind op het niveau van de wolk (laag, midden of hoog).
Wolken op hoog niveau behoren tot de snelst bewegende omdat ze zich vormen in de buurt van de top van de troposfeer en worden geduwd door de straalstroom.
Kleur
De kleur van een wolk wordt bepaald door het licht dat hij van de zon ontvangt. (Bedenk dat de zon wit licht uitzendt; dat wit licht bestaat uit alle kleuren in het zichtbare spectrum: rood, oranje, geel, groen, blauw, indigo, violet; en dat elke kleur in het zichtbare spectrum een elektromagnetische golf van verschillende lengte vertegenwoordigt.)
Het proces werkt als volgt: als de lichtgolven van de zon door de atmosfeer gaan en wolkenontmoeten ze de afzonderlijke waterdruppeltjes waaruit een wolk bestaat. Omdat de waterdruppels een vergelijkbare grootte hebben als de golflengte van zonlicht, verstrooien de druppels het licht van de zon in een soort verstrooiing die bekend staat als Mie verstrooit waarin allemaal golflengten van licht zijn verspreid. Omdat alle golflengten verspreid zijn en samen alle kleuren in het spectrum wit licht vormen, zien we witte wolken.
Bij dikkere wolken, zoals stratus, gaat zonlicht door, maar wordt het tegengehouden. Dit geeft de wolk een grijsachtige uitstraling.