Khi nào những đám mây sẽ biến thành mưa?

Trong cuộc sống, chúng ta sẽ luôn bắt gặp một trận mưa lúc này hay lúc khác. Đôi lúc, có vẻ mưa sẽ không đến nhưng ngay sau đó một trận mưa như trút bất ngờ khiến chúng ta ướt nhẹp.

Vài phút trước đó, tất cả những hạt mưa sẽ nằm trong trong một đám mây xa tít, vậy tại sao chúng lại chọn chính xác thời điểm rơi xuống?

Vâng, phải có một điểm tới hạn, một thời điểm đâu đó khi những cơn mưa bí ẩn vẫn còn lơ lửng trong đám mây, sau đó chúng quá nặng để ở lại và quyết định rơi xuống mặt đất.

Những cơn mưa phức tạp hơn một chút so với điều chúng ta đã biết.

Theo ScienceABC, đó là thời điểm khi những giọt mưa nhỏ cô đặc và kết lại đến một điểm mà khối lượng của chúng bị ảnh hưởng bởi lực hấp dẫn. Tuy nhiên, những cơn mưa phức tạp hơn một chút so với điều chúng ta đã biết...

Mây hình thành như thế nào?

Những đám mây hình thành do nước bốc hơi từ mặt đất. Vào một ngày ấm áp và ánh nắng mặt trời tỏa xuống mặt hồ cả buổi chiều, nước trong hồ sẽ tăng nhiệt độ, cuối cùng chuyển đổi sang trạng thái khí và bốc hơi vào bầu khí quyển. Tuy nhiên, tại thời điểm này trong quá trình, mưa vẫn ở hình dạng những giọt nhỏ li ti mà chúng ta không thể nhìn thấy.

Hàng tỷ và nghìn tỷ các phân tử hơi nước nhỏ li ti như thế này bay lên bầu trời, chúng tạo thành những đám mây lơ lửng. Những giọt nước hình thành những đám mây trông khá nặng nề, nhưng những đám mây không dày đặc; trong thực tế, thể tích của không khí trong các đám mây lớn hơn thể tích của tất cả các giọt hơi nước siêu nhỏ này hơn 1.000 lần.

Quá trình hình thành mưa.

Không khí càng ấm, lượng hơi nước bốc hơi càng nhiều. Nhưng càng lên cao, không khí xung quanh càng trở nên lạnh hơn khiến hơi nước trở về dạng lỏng. Không khí lạnh không thể giữ hơi nước nhiều như không khí ấm, và tương tự, dưới áp suất không khí thấp hơn, sẽ có ít hơi nước hơn được giữ lại bởi không khí. Do đó, một sự chuyển giao giai đoạn xảy ra. Tuy nhiên, những giọt nước mới hình thành có kích cỡ rất nhỏ, nhỏ hơn 4 - 5 lần độ dày của một tờ giấy.

Sẽ dễ dàng hơn nhiều cho nước khi ngưng tụ trên một vi hạt nào đó, chứ không phải là hình thành một cách tự nhiên trong không khí. Vì vậy, nếu có một lượng lớn bụi hoặc các hạt khác trong không khí, những đám mây sẽ hình thành dễ dàng hơn nhiều. Các biến thể về địa hình, tương tác khí quyển, nhiệt độ và gió có thể ảnh hưởng đến loại mây được hình thành, nhưng quá trình cơ bản là như nhau.

Không khí ấm tăng lên bên dưới những khu vực rộng lớn đầy hơi nước đủ mạnh để hỗ trợ những đám mây, đó là lý do tại sao chúng "trôi nổi" cùng với tất cả mưa chứa trong đó. Điều này có vẻ trái với tất cả mọi kiến thức đã học về lực hấp dẫn, nhưng bạn cần phải xem xét những giọt hơi nước bé li ti này thực sự nhỏ đến mức nào và bạn sẽ hiểu, chúng trôi nổi theo cùng một cách mà những hạt bụi đang làm để không ngừng thách thức trọng lực của Trái đất.

Chậm lại và lớn lên

Cần khoảng một triệu giọt hơi nước siêu nhỏ như thế này để tạo thành một hạt mưa cỡ trung bình.

Khi các phân tử trở nên lạnh hơn, chúng có xu hướng chậm lại, thay vì nhảy loạn xạ lên nhau hoặc bay cùng với không khí, những giọt hơi nước siêu nhỏ này bắt đầu va và dính chặt với nhau. Có thể bạn sẽ không tin, nhưng cần khoảng một triệu giọt hơi nước siêu nhỏ như thế này để tạo thành một hạt mưa cỡ trung bình. Những nhóm hàng trăm hoặc hàng ngàn giọt nhỏ li ti này tiếp tục kết hợp và phát triển cho đến khi đạt đến một khối lượng có thể bị ảnh hưởng bởi trọng lực và rơi xuyên qua lớp không khí đang nâng đỡ từ bên dưới.

Thật kỳ lạ, những giọt nước lớn đấu tranh để kết nối với các giọt siêu nhỏ, do sự chuyển dịch mạnh mẽ của không khí xung quanh những tương tác này. Ở những điều kiện lạnh như vậy trong bầu khí quyển trên cao, các tinh thể băng thường hình thành và hoạt động như một chất xúc tác tuyệt vời cho những giọt mưa lớn hơn. Các giọt hơi nước siêu nhỏ luôn thu hút các tinh thể băng một cách kỳ lạ, và có thể làm tăng trọng lượng của chúng rất nhanh chóng. Điều này nghe có vẻ như sẽ dẫn đến tuyết hoặc mưa đá. Nhưng không, trong quá trình rơi trở lại trái đất, những tinh thể băng thường sẽ quay trở lại trạng thái lỏng-còn được gọi là mưa.

Thế giới này cần mưa?

Trong thực tế, hơi nước siêu nhỏ có thể tồn tại trong trạng thái khí xuống đến -40 độ (cả độ F và độ C).

Mặc dù nhiều người phàn nàn về vấn đề các hạt trong không khí, cũng như bụi quá nhiều tại những khu vực nhất định, nhưng nếu không có chúng hiện diện trong bầu khí quyển phía trên, trời sẽ không bao giờ có mưa, và rất nhanh chóng, hành tinh này sẽ trở nên khô cằn.

Ở quy mô nhỏ, hơi nước không có điểm đóng băng giống như trong các phép đo hữu hình có quy mô lớn của chúng ta. Trong thực tế, hơi nước siêu nhỏ có thể tồn tại trong trạng thái khí xuống đến -40 độ (cả độ F và độ C). Ngưỡng này là khá lạnh, và thông thường chỉ xảy ra tại độ cao lớn hơn cả nơi những đám mây hình thành. May mắn thay, nhờ các hạt và bụi trong không khí của chúng ta, những tinh thể băng và các giọt hơi nước lớn hơn này có thể hình thành ở nhiệt độ cao hơn (ví dụ, -10 độ C).

Vì vậy, lần sau nếu bạn nhìn thấy một chiếc xe tải tạo rất nhiều bụi bay mịt mù vào không khí, đừng khó chịu. Như bạn vừa biết, điều này giúp đảm bảo rằng chúng ta tiếp tục nhận được những cơn mưa mát lạnh mang lại sự sống cho Trái Đất từ trên cao.