เหตุใดเมฆจึงลอยอยู่ในระดับความสูงมาก และสามารถเคลื่อนตัวลงสู่ลาดเขาหรือเนินเขาในช่วงฤดูฝนได้?

คุณเคยสงสัยไหมว่าทำไมเมฆถึงลอยอยู่สูง และค่อยๆ เคลื่อนตัวลงมายังเชิงเขาหรือเนินเขาในช่วงฤดูฝน? เมื่อฤดูฝนมาถึง เมฆอาจเคลื่อนตัวลงมายังเชิงเขาหรือเนินเขาแล้วก็กลับขึ้นไปบนยอดเขาอีกครั้ง ทำไมเมฆถึงเคลื่อนตัวลงมา และอะไรเป็นสาเหตุที่ทำให้เมฆเคลื่อนตัวขึ้นไปอีกครั้ง?

ความหนาแน่น

เพื่อให้เข้าใจเรื่องนี้ ก่อนอื่นต้องเข้าใจแนวคิดเรื่องความหนาแน่นก่อน ความหนาแน่นคืออัตราส่วนของมวลต่อปริมาตร ซึ่งแสดงทางคณิตศาสตร์ด้วยสมการ ρ = m / V โดยที่ ρ คือสัญลักษณ์ของความหนาแน่น m คือสัญลักษณ์ของมวล และ V คือสัญลักษณ์ของปริมาตร ตัวอย่างเช่น ถ้ามวล = 1 กิโลกรัม และปริมาตร = 1 ลูกบาศก์^เมตรความหนาแน่น = 1/1 = 1 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร^ถ้ามวล = 1 กิโลกรัม และปริมาตร = 2 ลูกบาศก์^เมตรความหนาแน่น = 1/2 = 0,5 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร^ในทำนองเดียวกัน ถ้ามวล = 1 กิโลกรัม และปริมาตร = 4 ลูกบาศก์^เมตรความหนาแน่น = 1/4 = 0,25 กิโลกรัม/ลูกบาศก์^เมตรสรุปได้ว่า ถ้าปริมาตรเพิ่มขึ้นในขณะที่มวลคงที่ ความหนาแน่นจะลดลง

ในทางกลับกัน ถ้ามวลเท่ากับ 4 กิโลกรัม และปริมาตรเท่ากับ 1 ลูกบาศก์^เมตรความหนาแน่นจะเท่ากับ 4/1 = 4 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร^ถ้ามวลเท่ากับ 2 กิโลกรัม และปริมาตรเท่ากับ 1 ลูกบาศก์^เมตรความหนาแน่นจะเท่ากับ 2/1 = 2 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร^ในทำนองเดียวกัน ถ้ามวลเท่ากับ 1 กิโลกรัม และปริมาตรเท่ากับ 1 ลูกบาศก์^เมตรความหนาแน่นจะเท่ากับ 1/1 = 1 กิโลกรัม/ลูกบาศก์เมตร^จึงสรุปได้ว่า ถ้าปริมาตรคงที่ในขณะที่มวลลดลง ความหนาแน่นก็จะลดลงด้วย

การขยายตัวและแรงดัน

คุณเคยเห็นควันจากไฟไหม้ไหม? เมื่อไม่มีลม ควันมักจะลอยขึ้นไปด้านบน ควันมีอุณหภูมิสูง (ความร้อน) ซึ่งทำให้มันขยายตัว การขยายตัวนี้ทำให้ปริมาตรของควันเพิ่มขึ้น ในขณะที่ความหนาแน่นลดลง

ความหนาแน่นของควันน้อยกว่าความหนาแน่นของอากาศโดยรอบ ดังนั้นควันจึงถูกผลักขึ้นไปด้านบนโดยอากาศโดยรอบ แรงผลักนี้เกิดขึ้นเนื่องจากความแตกต่างของความดัน ควันจะเคลื่อนที่ขึ้นไปจนกระทั่งหยุดอยู่ในพื้นที่ที่มีความหนาแน่นของอากาศเท่ากับความหนาแน่นของควัน ความหนาแน่นเท่ากัน ดังนั้นจึงไม่มีความแตกต่างของความดัน

แรงโน้มถ่วง

ยิ่งสูงขึ้นจากพื้นผิวโลกแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อตำแหน่งนั้นก็จะยิ่งน้อยลง ดังนั้น ยิ่งใกล้พื้นผิวโลก ปริมาณอากาศก็จะยิ่งมาก ในขณะที่ยิ่งสูงขึ้นจากพื้นผิวโลก ปริมาณอากาศก็จะยิ่งน้อยลง สำหรับปริมาตรที่เท่ากัน มวลของอากาศที่ระดับความสูงจะน้อยกว่ามวลของอากาศที่อยู่ใกล้พื้นผิวโลก ปริมาตรคงที่ในขณะที่มวลลดลง ดังนั้นความหนาแน่นของอากาศจึงลดลง ด้วยเหตุนี้ ยิ่งสูงขึ้นจากพื้นผิวโลก ความหนาแน่นของอากาศก็จะยิ่งต่ำลง

เมฆจะอยู่ที่ระดับความสูงซึ่งความหนาแน่นของเมฆเท่ากับความหนาแน่นของอากาศโดยรอบ

ในช่วงฤดูฝน เมฆสามารถเคลื่อนตัวลงมาปกคลุมลาดเขาหรือเนินเขาได้ เนื่องจากความหนาแน่นของเมฆมากกว่าอากาศโดยรอบ การเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของเมฆนี้อาจเกิดจากการเพิ่มขึ้นของมวลเมฆเนื่องจากมีไอน้ำ หรือการลดลงของปริมาตรเนื่องจากอุณหภูมิของเมฆลดลง การร่วงหล่นของเมฆผ่านอากาศนั้นคล้ายกับการตกของก้อนหินลงในน้ำ เนื่องจากความหนาแน่นของก้อนหินมากกว่าความหนาแน่นของน้ำ

เมื่ออยู่ใกล้ลาดเขาหรือเนินเขา ความหนาแน่นของเมฆจะเท่ากับความหนาแน่นของอากาศโดยรอบ เมฆจะเคลื่อนตัวขึ้นไปด้านบนอีกครั้งหากความหนาแน่นของเมฆต่ำกว่าความหนาแน่นของอากาศโดยรอบ การเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของเมฆหรืออากาศเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงมวลหรือปริมาตร ปริมาตรเปลี่ยนแปลงเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ดังที่ได้กล่าวไว้ในหัวข้อการขยายตัว มวลเปลี่ยนแปลงเมื่อปริมาณไอน้ำเปลี่ยนแปลง

หากคุณต้องการเข้าใจมากขึ้น โปรดศึกษาแนวคิดเรื่องแรงลอยตัว การลอย และการจม การลอย การลอยตัว และการจม สามารถเกิดขึ้นได้ในของเหลว เช่น น้ำและอากาศ