คุณเคยสงสัยไหมว่าทำไมเมฆถึงลอยอยู่สูง และค่อยๆ เคลื่อนตัวลงมายังเชิงเขาหรือเนินเขาในช่วงฤดูฝน? เมื่อฤดูฝนมาถึง เมฆอาจเคลื่อนตัวลงมายังเชิงเขาหรือเนินเขาแล้วก็กลับขึ้นไปบนยอดเขาอีกครั้ง ทำไมเมฆถึงเคลื่อนตัวลงมา และอะไรเป็นสาเหตุที่ทำให้เมฆเคลื่อนตัวขึ้นไปอีกครั้ง?
ความหนาแน่น
เพื่อให้เข้าใจเรื่องนี้ ก่อนอื่นต้องเข้าใจแนวคิดก่อน ความหนาแน่นความหนาแน่นคืออัตราส่วนของมวลต่อปริมาตร ซึ่งแสดงทางคณิตศาสตร์ด้วยสมการ ρ = m / V โดยที่ ρ คือสัญลักษณ์ของความหนาแน่น m คือสัญลักษณ์ของมวล และ V คือสัญลักษณ์ของปริมาตร ตัวอย่างเช่น ถ้ามวล = 1 กิโลกรัม และปริมาตร = 1 ลูกบาศก์เมตร3 ดังนั้นความหนาแน่น = 1/1 = 1 กก./ลบ.ม.3ถ้ามวลเท่ากับ 1 กิโลกรัม และปริมาตรเท่ากับ 2 ลูกบาศก์เมตร3 ดังนั้นความหนาแน่น = 1/2 = 0,5 กก./ลบ.ม.3ในทำนองเดียวกัน ถ้ามวลเท่ากับ 1 กิโลกรัม และปริมาตรเท่ากับ 4 ลูกบาศก์เมตร3 ดังนั้นความหนาแน่น = 1/4 = 0,25 กก./ลบ.ม.3จึงสรุปได้ว่า หากปริมาตรเพิ่มขึ้นในขณะที่มวลคงที่ ความหนาแน่นจะลดลง
ในทางกลับกัน ถ้ามวลเท่ากับ 4 กิโลกรัม และปริมาตรเท่ากับ 1 ลูกบาศก์เมตร3 ดังนั้นความหนาแน่น = 4/1 = 4 กก./ลบ.ม.3ถ้ามวลเท่ากับ 2 กิโลกรัม และปริมาตรเท่ากับ 1 ลูกบาศก์เมตร3 ดังนั้นความหนาแน่น = 2/1 = 2 กก./ลบ.ม.3ในทำนองเดียวกัน ถ้ามวลเท่ากับ 1 กิโลกรัม และปริมาตรเท่ากับ 1 ลูกบาศก์เมตร3 ดังนั้นความหนาแน่น = 1/1 = 1 กก./ลบ.ม.3จึงสรุปได้ว่า หากปริมาตรคงที่ในขณะที่มวลลดลง ความหนาแน่นก็จะลดลงด้วย
การขยายตัวและแรงดัน
คุณเคยเห็นควันจากไฟไหม้ไหม? เมื่อไม่มีลม ควันมักจะลอยขึ้นไปด้านบน ควันมีอุณหภูมิสูง (ความร้อน) ซึ่งทำให้มันขยายตัว การขยายตัวนี้ทำให้ปริมาตรของควันเพิ่มขึ้น ในขณะที่ความหนาแน่นลดลง
ความหนาแน่นของควันน้อยกว่าความหนาแน่นของอากาศโดยรอบ ดังนั้นควันจึงถูกผลักขึ้นไปด้านบนโดยอากาศโดยรอบ แรงผลักนี้เกิดขึ้นเนื่องจากความแตกต่างของความดัน ควันจะเคลื่อนที่ขึ้นไปจนกระทั่งหยุดอยู่ในพื้นที่ที่มีความหนาแน่นของอากาศเท่ากับความหนาแน่นของควัน ความหนาแน่นเท่ากัน ดังนั้นจึงไม่มีความแตกต่างของความดัน
แรงโน้มถ่วง
ยิ่งสูงขึ้นจากพื้นผิวโลก... แรงโน้มถ่วง แรงที่กระทำ ณ ตำแหน่งนั้นจะลดลง ดังนั้น ยิ่งใกล้พื้นผิวโลก ปริมาณอากาศก็จะยิ่งมาก ในขณะที่ยิ่งสูงเหนือพื้นผิวโลก ปริมาณอากาศก็จะยิ่งน้อยลง ในปริมาตรเท่ากัน มวลของอากาศที่ระดับความสูงจะน้อยกว่ามวลของอากาศที่อยู่ใกล้พื้นผิวโลก ปริมาตรคงที่ในขณะที่มวลลดลง ดังนั้นความหนาแน่นของอากาศจึงลดลง ดังนั้น ยิ่งสูงเหนือพื้นผิวโลก ความหนาแน่นของอากาศก็จะยิ่งน้อยลง
เมฆจะอยู่ที่ระดับความสูงซึ่งความหนาแน่นของเมฆเท่ากับความหนาแน่นของอากาศโดยรอบ
ในช่วงฤดูฝน เมฆสามารถเคลื่อนตัวลงมาปกคลุมลาดเขาหรือเนินเขาได้ เนื่องจากความหนาแน่นของเมฆมากกว่าอากาศโดยรอบ การเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของเมฆนี้อาจเกิดจากการเพิ่มขึ้นของมวลเมฆเนื่องจากมีไอน้ำ หรือการลดลงของปริมาตรเนื่องจากอุณหภูมิของเมฆลดลง การร่วงหล่นของเมฆผ่านอากาศนั้นคล้ายกับการตกของก้อนหินลงในน้ำ เนื่องจากความหนาแน่นของก้อนหินมากกว่าความหนาแน่นของน้ำ
เมื่ออยู่ใกล้ลาดเขาหรือเนินเขา ความหนาแน่นของเมฆจะเท่ากับความหนาแน่นของอากาศโดยรอบ เมฆจะเคลื่อนตัวขึ้นไปด้านบนอีกครั้งหากความหนาแน่นของเมฆต่ำกว่าความหนาแน่นของอากาศโดยรอบ การเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของเมฆหรืออากาศเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงมวลหรือปริมาตร ปริมาตรเปลี่ยนแปลงเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ดังที่ได้กล่าวไว้ในหัวข้อการขยายตัว มวลเปลี่ยนแปลงเมื่อปริมาณไอน้ำเปลี่ยนแปลง
หากต้องการเข้าใจมากขึ้น โปรดศึกษาแนวคิดนี้เพิ่มเติม แรงลอยตัว Serta ลอยและจม การลอย การลอยตัว และการจม สามารถเกิดขึ้นได้ในของเหลว เช่น น้ำและอากาศ
