Wie fühlt es sich an, eine Wolke zu berühren?

Sie wissen vielleicht schon, wie es sich anfühlt, eine Wolke zu berühren, ohne es zu merken.

Wenn Sie jemals an einem nebligen Tag draußen waren, waren Sie im Wesentlichen * in einer Wolke, nur eine sehr nahe am Boden statt hoch am Himmel. Nebel und Wolken bestehen beide aus winzigen Wassertropfen – wie die, die Sie manchmal in einer heißen, dampfenden Dusche sehen oder fühlen können.

Wolken bilden sich durch Verdunstung* und Kondensation*. Wasser in Seen, Flüssen, Ozeanen oder Pfützen verdampft zu Wasserdampf*, wenn die Sonne es erwärmt. Sie können Wasser selbst verdampfen, indem Sie es kochen – beobachten Sie, wie es als Dampf verschwindet.

Wasserdampf, der unsichtbar ist, steigt natürlich von der Erdoberfläche als warme Blasen in die Atmosphäre auf, wie die Blasen, die man in einer Lavalampe aufsteigen sieht.

Je höher der Wasserdampf steigt, desto mehr kühlt er ab, bis der Wasserdampf schließlich wieder zu flüssigem Wasser kondensiert.

Wolken bestehen aus Millionen dieser winzigen flüssigen Wassertröpfchen. Die Tröpfchen streuen die Farben des Sonnenlichts gleichmäßig, wodurch Wolken weiß erscheinen. Obwohl sie wie kuschelige Puffballs aussehen können, kann eine Wolke Ihr Gewicht nicht tragen oder etwas anderes als sich selbst halten.

Der Prozess der Verdampfung und Kondensation in der Atmosphäre ähnelt dem, was in Ihrem Badezimmer passiert, wenn Sie heiß duschen: Warmes Wasser verdunstet und kondensiert dann auf dem kalten Spiegel wieder zu Wasser.

media_camera Warmes Wasser verdunstet, wenn Sie eine heiße Dusche haben und kondensiert dann wieder in Wasser auf dem kalten Badezimmerspiegel oder Fenster.

Wasserdampf kondensiert nicht spontan*. Es braucht winzige Partikel oder eine Oberfläche – wie Ihr Badezimmerspiegel –, auf der sich ein Tropfen bilden kann. Atmosphärenwissenschaftler wie ich nennen diese winzigen Partikel cloud condensation nuclei*, kurz CCN. Diese CCN sind nur Schmutz- oder Staubpartikel, die vom Wind angehoben wurden und in der Atmosphäre herumschweben.

Bedeutet das, dass Orte mit viel Staub und Verschmutzung, wie Städte, mehr Tropfen haben als saubere Orte? Forscher haben mehr winzige Tröpfchen und mehr Wolken in Gebieten gefunden, in denen es viele dieser Wolkenkondensationskerne gibt, während in Gebieten ohne sie weniger Wolken beobachtet werden, wie über dem Ozean oder der Arktis.

Wenn Wolkentröpfchen in der Atmosphäre aufsteigen, sinkt die Lufttemperatur. Die winzigen Wolkentröpfchen beginnen zu gefrieren, wenn die Temperatur unter 0C fällt.

Die gefrorenen Tröpfchen sind jetzt Eiskristalle. Sie wachsen weiter an Größe, da sich Wasserdampf in Eis verwandelt und an ihnen haftet. Wissenschaftler nennen diesen Prozess der Umwandlung eines Gases in einen Feststoff “Ablagerung.” Es schafft die schönen verzweigten Eiskristalle, die Sie in Schneestürmen finden.

media_camera Die schönen verzweigten Eiskristalle einer echten Schneeflocke.

Stetige Aufwinde der Luft halten diese sehr leichten Wassertröpfchen oder Eiskristalle in der Wolke schweben. Wie verwandeln sie sich in Regen und Schnee und fallen zu Boden? Einfach, sie bündeln ihre Kräfte.

Größere Tröpfchen sammeln kleinere Tröpfchen auf ihrem Weg zum Boden als Regentropfen. Schnee wächst auf ähnliche Weise, wobei die Kristalle aneinander haften. Ihre kleinen Arme können ineinander greifen *, um eine größere Schneeflocke zu bilden. Wenn Wassertropfen mit Eiskristallen verschmelzen, entsteht Hagel.

Regentropfen wachsen auf ihrem Weg zum Boden, werden schließlich instabil und brechen auf.

media_camera Ella 10 aus Templestowe sammelt eiskalte Hagelkörner, nachdem ihr Haus im Januar von einem Sturm getroffen wurde. Bild: David Caird

Der größte Regentropfen, den Forscher fanden, war etwa 8 mm über. Es wurde berichtet, dass einige riesige Schneeflocken einen Durchmesser von bis zu 15 cm haben. Und das größte Stück Hagel? Im Jahr 2010 fand jemand in South Dakota, USA, einen Hagel mit einem Durchmesser von 20,3 cm und machte ein Foto – damit Wissenschaftler wissen, dass es echt war.

Das wäre viel schmerzhafter zu kollidieren als eine dünne Wasserdampfwolke.

Katja Friedrich ist außerordentliche Professorin für Atmosphären- und Ozeanwissenschaften an der University of Colorado Boulder, USA. Diese Geschichte wurde zuerst veröffentlicht am theconversation.com

Zeitraffer zeigt dunkle Regalwolke über dem Kennedy Space Center vor dem bemannten Start von SpaceX

GLOSSAR

• im Wesentlichen: effektiv, praktisch, fast
• Kondensation: umwandlung eines Gases oder Dampfes in eine Flüssigkeit
• Verdampfung: Umwandlung einer Flüssigkeit in ein Gas oder Dampf
• Dampf: eine in der Luft schwebende Substanz
• spontan: ohne offensichtliche äußere Ursache
• Kerne: Plural des Kerns, des Zentrums
• Verriegelung: zwei oder mehr Dinge, die sich überlappen oder zusammenpassen

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KURZQUIZ

1. Was braucht Wasserdampf, um zu kondensieren?
2. Bei welcher Temperatur beginnen Wolkentröpfchen zu gefrieren?
3. Was bedeutet Deposition?
4. Wie groß war die größte Schneeflocke?
5. Wie groß war der größte Hagel?

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UNTERRICHTSAKTIVITÄTEN
1. Write like a scientist
Dieser Artikel wurde mit vielen Erklärungen zu kniffligen Wörtern und leicht verständlichen Beispielen und Vergleichen verfasst, so dass es für normale Menschen ohne wissenschaftlichen Hintergrund leicht zu verstehen ist. Jetzt, da Sie alles über Wolken, Nebel, Regen, Hagel und Schnee wissen, sehen Sie, ob Sie den Artikel so umschreiben können, als wären Sie ein Wissenschaftler, der für andere Wissenschaftler schreibt. Stellen Sie sicher, dass Sie all die cleveren technischen Wörter verwenden, die Sie gelernt haben!

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2. Extension
Erstellen Sie eine Collage, ein Diorama oder eine andere visuelle Darstellung, die den im Artikel beschriebenen Wasserkreislauf zeigt.

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Mein kleiner Bruder (das lustigste Kind, das ich kenne) hat sich heute in große Schwierigkeiten gebracht.