מדוע עננים נמצאים בגובה רב ויכולים לרדת למדרונות הרים או גבעות במהלך עונת הגשמים?

האם תהיתם פעם מדוע עננים נשארים גבוה ויורדים אל מורדות הרים או גבעות במהלך עונת הגשמים? כאשר מגיעה עונת הגשמים, עננים יכולים אפילו לרדת אל מורדות הרים או גבעות ואז לחזור לפסגה. מדוע עננים יורדים, ומה גורם להם לנוע שוב כלפי מעלה?

צְפִיפוּת

כדי להבין זאת, ראשית, הבינו את מושג הצפיפות . צפיפות היא היחס בין מסה לנפח, המתבטא מתמטית באמצעות המשוואה ρ = m / V, כאשר ρ הוא הסמל לצפיפות, m הוא הסמל למסה ו-V הוא הסמל לנפח. לדוגמה, אם מסה = 1 ק"ג ונפח = 1 מ"ק ^אז צפיפות = 1/1 = 1 ק"ג / מ"ק ^. אם מסה = 1 ק"ג ונפח = 2 מ"ק ^אז צפיפות = 1/2 = 0,5 ק"ג / מ"ק ^. באופן דומה, אם מסה = 1 ק"ג ונפח = 4 מ"ק ^אז צפיפות = 1/4 = 0,25 ק"ג / מ"ק ^. ניתן להסיק שאם הנפח גדל בעוד המסה נשארת קבועה אז הצפיפות יורדת.

מצד שני, אם המסה = 4 ק"ג והנפח = 1 מ"ק ^, אז הצפיפות = 4/1 = 4 ק"ג/מ"ק ^. אם המסה = 2 ק"ג והנפח = 1 מ"ק ^, אז הצפיפות = 2/1 = 2 ק"ג/מ"ק ^. באופן דומה, אם המסה = 1 ק"ג והנפח = 1 מ"ק ^, אז הצפיפות = 1/1 = 1 ק"ג/מ"ק ^. ניתן להסיק שאם הנפח נשאר קבוע בעוד שהמסה יורדת, אז גם הצפיפות יורדת.

התפשטות ולחץ

האם ראיתם פעם עשן מאש? כשאין רוח, העשן נוטה לעלות כלפי מעלה. לעשן יש טמפרטורה גבוהה (חום), מה שגורם לו להתפשט. התפשטות זו מגדילה את נפח העשן, ומפחיתה את צפיפותו.

צפיפות העשן קטנה מצפיפות האוויר שמסביב, ולכן העשן נדחף כלפי מעלה על ידי האוויר שמסביב. דחיפה זו מתרחשת עקב הבדלי לחצים. העשן נע כלפי מעלה עד שהוא נעצר בחלל שבו צפיפות האוויר שווה לצפיפות העשן. הצפיפויות שוות, ולכן אין הפרש לחצים.

כוח כבידה

ככל שגובהו גבוה יותר מעל פני כדור הארץ, כך כוח הכבידה הפועל על מיקום זה קטן יותר. לכן, ככל שגובהו גבוה יותר מעל פני כדור הארץ, כך כמות האוויר גדולה יותר, בעוד שככל שגובהו גבוה יותר מעל פני כדור הארץ, כך יש פחות אוויר. עבור אותו נפח, מסת האוויר בגובה קטנה יותר ממסת האוויר הקרובה לפני כדור הארץ. הנפח נשאר קבוע בעוד שהמסה פוחתת, ולכן צפיפות האוויר פוחתת. לכן, ככל שגובהו גבוה יותר מעל פני כדור הארץ, כך צפיפות האוויר נמוכה יותר.

עננים נמצאים בגובה שבו צפיפותם זהה לצפיפות האוויר שמסביב.

במהלך עונת הגשמים, עננים יכולים לרדת על מורדות הרים או גבעות מכיוון שצפיפותם גדולה יותר מהאוויר שמסביב. עלייה זו בצפיפות העננים יכולה להיגרם מעלייה במסת העננים עקב נוכחות אדי מים או מירידה בנפח עקב ירידה בטמפרטורת העננים. נפילת עננים דרך האוויר דומה לנפילת אבן במים, שכן צפיפות האבן גדולה יותר מזו של המים.

כאשר ענן נמצא ליד מדרון הר או גבעה, צפיפותו זהה לצפיפות האוויר שמסביב. עננים נעים שוב כלפי מעלה אם צפיפותם נמוכה מצפיפות האוויר שמסביב. שינויים בצפיפות העננים או האוויר מתרחשים עקב שינויים במסה או בנפח. הנפח משתנה כאשר הטמפרטורה משתנה, כפי שנדון בנושא התפשטות. המסה משתנה כאשר תכולת אדי המים משתנה.

אם תרצו להבין יותר, אנא למדו את המושגים ציפה , ריחוף ושקיעה . ציפה, ריחוף ושקיעה יכולים להתרחש בנוזלים כמו מים ואוויר.