Bạn đã bao giờ tự hỏi tại sao mây lại thường ở trên cao rồi lại di chuyển xuống sườn núi hoặc đồi trong mùa mưa chưa? Khi mùa mưa đến, mây thậm chí có thể di chuyển xuống sườn núi hoặc đồi rồi lại quay trở lên đỉnh. Tại sao mây lại di chuyển xuống, và điều gì khiến chúng lại di chuyển lên trên?
Tỉ trọng
Để hiểu điều này, trước tiên hãy hiểu khái niệm về mật độ . Mật độ là tỷ lệ giữa khối lượng và thể tích, được biểu thị bằng công thức toán học ρ = m / V, trong đó ρ là ký hiệu của mật độ, m là ký hiệu của khối lượng và V là ký hiệu của thể tích. Ví dụ, nếu khối lượng = 1 kg và thể tích = 1 m³ thì mật độ = 1/1 = 1 kg/m³ . Nếu khối lượng = 1 kg và thể tích = 2 m³ thì mật độ = 1/2 = 0,5 kg/m³ . Tương tự, nếu khối lượng = 1 kg và thể tích = 4 m³ thì mật độ = 1/4 = 0,25 kg/m³ . Có thể kết luận rằng nếu thể tích tăng trong khi khối lượng không đổi thì mật độ giảm.
Mặt khác, nếu khối lượng = 4 kg và thể tích = 1 m³ thì mật độ = 4/1 = 4 kg/m³ . Nếu khối lượng = 2 kg và thể tích = 1 m³ thì mật độ = 2/1 = 2 kg/m³ . Tương tự, nếu khối lượng = 1 kg và thể tích = 1 m³ thì mật độ = 1/1 = 1 kg/m³ . Có thể kết luận rằng nếu thể tích không đổi trong khi khối lượng giảm thì mật độ cũng giảm.
Sự giãn nở và áp suất
Bạn đã bao giờ nhìn thấy khói từ đám cháy chưa? Khi không có gió, khói có xu hướng bốc lên cao. Khói có nhiệt độ cao, khiến nó giãn nở. Sự giãn nở này làm tăng thể tích của khói, làm giảm mật độ của nó.
Mật độ của khói nhỏ hơn mật độ của không khí xung quanh, vì vậy khói bị không khí xung quanh đẩy lên trên. Lực đẩy này xảy ra do sự khác biệt về áp suất. Khói di chuyển lên trên cho đến khi dừng lại ở một không gian nơi mật độ của không khí bằng mật độ của khói. Vì mật độ bằng nhau nên không có sự chênh lệch áp suất.
Lực hấp dẫn
Càng ở độ cao so với bề mặt Trái Đất, lực hấp dẫn tác dụng lên vị trí đó càng nhỏ. Do đó, càng gần bề mặt Trái Đất, lượng không khí càng nhiều, trong khi càng ở độ cao so với bề mặt Trái Đất, lượng không khí càng ít. Với cùng một thể tích, khối lượng không khí ở độ cao ít hơn khối lượng không khí gần bề mặt Trái Đất. Thể tích không đổi trong khi khối lượng giảm, vì vậy mật độ không khí giảm. Do đó, càng ở độ cao so với bề mặt Trái Đất, mật độ không khí càng thấp.
Mây nằm ở độ cao mà tại đó mật độ của chúng bằng với mật độ của không khí xung quanh.
Trong mùa mưa, mây có thể sà xuống các sườn núi hoặc đồi vì mật độ của chúng lớn hơn không khí xung quanh. Sự tăng mật độ của mây này có thể do khối lượng mây tăng lên do sự hiện diện của hơi nước hoặc thể tích giảm xuống do nhiệt độ của mây giảm. Sự rơi của mây trong không khí tương tự như sự rơi của một hòn đá trong nước, vì mật độ của đá lớn hơn mật độ của nước.
Khi ở gần sườn núi hoặc đồi, mật độ của đám mây bằng với mật độ của không khí xung quanh. Đám mây sẽ di chuyển lên trên nếu mật độ của chúng thấp hơn mật độ của không khí xung quanh. Sự thay đổi mật độ của đám mây hoặc không khí xảy ra do sự thay đổi khối lượng hoặc thể tích. Thể tích thay đổi khi nhiệt độ thay đổi, như đã thảo luận trong chủ đề về sự giãn nở. Khối lượng thay đổi khi hàm lượng hơi nước thay đổi.
Nếu bạn muốn hiểu rõ hơn, vui lòng nghiên cứu các khái niệm về lực đẩy , sự nổi và sự chìm. Sự nổi, lơ lửng và sự chìm có thể xảy ra trong các chất lỏng như nước và không khí.
