Zoo na nieboskłonie

Połowa lipca to najlepszy moment na to, by obserwować tzw. obłoki srebrzyste. Chmury, które unoszą się aż 85 km nad naszymi głowami w tzw. mezosferze. Składają się, a właściwie są utworzone z kryształków lodu o rozmiarach nieprzekraczających 100 nm. Nanometr to miliardowa część metra.

Skąd się biorą chmury
Chmury składają się z wody. Tej, która wyparowała z powierzchni ziemi i – z racji spadającej wraz z wysokością temperatury – „porzuciła” swój stan gazowy. Pary wodnej nie widać, jest gazem. Chmurę tworzą bardzo małe kropelki wody lub kryształki lodu. Oczywiście są i takie, w których można znaleźć i jedno, i drugie. Dlaczego kropelki wody czy kryształki lodu pod wpływem siły ciężkości nie spadają na ziemię? Czasami to robią, ale zwykle są na tyle małe, że choć siła grawitacji ciągnie je w dół, inne zjawiska powodują, że do opadu nie dochodzi. „Utrzymywać” małe krople wody czy kryształy lodu może chociażby wstępujący ruch ciepłego powietrza. Poza tym spadająca kropelka wody może parować, może zamienić się w kryształ lodowy. Tak samo jak kawałek lodu może zamienić się bezpośrednio w parę wodną (to tzw. sublimacja). Gdy wody w chmurze jest bardzo dużo (fizycy zajmujący się problemem mówią wtedy, że wysoka jest wodność chmury), krople sklejają się ze sobą, stając się coraz większe i cięższe. Wtedy może dojść do opadów. Ale nawet jeżeli tak się stanie, woda niekoniecznie musi zmoczyć grunt. Wcześniej może wyparować. To zjawisko nosi nazwę virga i występuje nad obszarami bardzo suchymi, czyli „pojemnymi” w parę. Spadający deszcz paruje i może tworzyć niskie chmury, z których pada deszcz „właściwy”. Nazywa się to „zasiewaniem niskich chmur”. Procesy we wnętrzu chmur są tak skomplikowane, że zajmuje się nimi cała osobna dziedzina fizyki.

Chmura chmurze nierówna
Można je dzielić na różne sposoby. Jedne są wysokie, inne niskie. Innym kryterium – i to jest najbardziej dla niespecjalisty intuicyjne – może być kształt. Chmury mogą być kłębiaste, pierzaste albo warstwowe. W pewnym sensie związany z kształtem jest podział chmur na takie, które rozciągają się w poziomie (stratusy), i takie, które są pionowe (cumulonimbusy). Różni je „materia”, która je tworzy. Są chmury wodne, lodowe i mieszane. Nieprofesjonalnym kryterium może być „długość życia”. Cumulusy żyją tylko kilkadziesiąt minut. Inne są niemalże wieczne. Jeszcze inne żyją, dopóki się „nie wypadają”. Na chmury można spojrzeć z jeszcze innej perspektywy. Jedne szybko się przemieszczają, inne raczej „stoją w miejscu”, a jeszcze inne wydają się wzlatywać do góry. Kłęby skroplonej (lub zamarzniętej) pary poruszają się na skutek konwekcji, turbulencji i tzw. wślizgu. Konwekcja to pionowy ruch powietrza spowodowany różnicą temperatur. Ciepłe powietrze wznosi się ku górze i tam, w niższej temperaturze, skrapla się niesiona przez nie para wodna. Tak powstają cumulusy i ich kłębowate kształty. Konwekcja jest w pewnym sensie uporządkowana. To, co cieplejsze, porusza się ku górze. Z kolei ruch turbulentny to pełen żywioł. Warstwy powietrza poruszają się w różnych kierunkach z różną prędkością. To z powodu turbulencji najczęściej powstają chmury.

Najwyższe i najniższe
Najniższą chmurą jest w zasadzie mgła. Gdyby jej nie liczyć, to najniżej nad naszymi głowami przesuwają się ciężkie stratusy. No, może nie na wyciągnięcie ręki, ale na wysokości zaledwie 100 metrów nad ziemią, czyli w jednej trzeciej wysokości wieży Eiffla. Najwyżej, bo aż 10 km nad głowami, fruwają przypominające rozsypane pierze cirrusy. Mieszkańcy niektórych części ziemi, z obszarów w przedziale 50–70 stopni szerokości geograficznej północnej i południowej (Polska leży pomiędzy 49 i 55 stopniem), mogą przy sprzyjających warunkach zaobserwować tzw. obłoki srebrzyste. Te poruszają się kilkadziesiąt kilometrów nad ziemią. Ich obserwacja możliwa jest wieczorem. Gdy słońce zajdzie za horyzont, niebo staje się coraz ciemniejsze. Równocześnie światło z naszej dziennej gwiazdy wciąż jeszcze oświetla „od dołu” kryształki lodu w wysokich chmurach. Te srebrzą się na tle ciemnogranatowego nieba.