Mākoņi šķiet tik ikdienišķi, ka reti aizdomājamies par to patieso dabu. Skolā mācītais par iztvaikošanu un kondensāciju ir tikai redzamā daļa no lielāka un sarežģītāka procesa, kurā iesaistās temperatūra, gaisa kustība, reljefs un pat atmosfēras frontes. Šajā rakstā ielūkosimies tajā, kā patiesībā veidojas mākoņi un kāpēc tie ir tik dažādi.
Lai sāktu, mums būs vajadzīgas vēl dažas elementāras zināšanas. Kā zināms, ūdens pastāv trīs stāvokļos: šķidrā, cietā un gāzveida. Tas nepārtraukti pāriet no viena stāvokļa citā, pateicoties iztvaikošanai un kondensācijai. Šis cikls ir mākoņu veidošanās pamatā.
Kad saule sasilda Zemes virsmu, ūdens no upēm, ezeriem, jūrām, okeāniem, augsnes un augiem iztvaiko. Gaiss var saturēt tikai noteiktu daudzumu ūdens tvaika. Jo tas ir siltāks un sausāks, jo mazāka ir gaisa blīvums un jo vairāk mitruma tas spēj uzņemt.
Siltāks gaiss ir vieglāks nekā auksts, tāpēc tas ceļas augšup atmosfērā. Tur tas atdziest un sasniedz rasas punktu — temperatūru, pie kuras sākas kondensācija. Ūdens tvaiks pārvēršas sīkos ūdens pilieniņos vai ledus kristālos. Šis process notiek uz mikroskopiskām putekļu, sāls vai dūmu daļiņām, ko sauc par kondensācijas centriem.
Kad pilieniņi un ledus kristāli sakrājas pietiekoši lielā daudzumā, tie kļūst redzami un tā rodas mākoņi.
Kāpēc gaisa masas ceļas augšup
Tam ir vairāki iemesli.
Konvekcija atmosfērā
Tas ir process, kurā siltums tiek pārnests šķidrumos vai gāzēs to pašu kustības dēļ. Kad saules stari sasilda Zemes virsmu, gaiss virs tās kļūst siltāks un vieglāks un sāk celties augšup. Spiediens pakāpeniski samazinās, gaiss izplešas un ceļoties augstāk atdziest. Kad temperatūra sasniedz rasas punktu, sākas kondensācija.
Reljefs
Kad vējš sastopas ar kalniem vai citām augstienēm, gaisa masas ir spiestas celties augšup. To sauc par orogrāfisko pacēlumu. Jo augstāk gaiss paceļas, jo vairāk tas atdziest. Kad temperatūra sasniedz rasas punktu, sākas kondensācija. Tā veidojas slāņu un slāņainie lietus mākoņi.
Silto un auksto atmosfēras fronšu mijiedarbība
Kad silts gaiss saskaras ar aukstu, tas, būdams vieglāks, paceļas virs aukstā. Slīdot pa aukstā gaisa virsmu, tas atdziest un kondensējas. Šis process ir īpaši izteikts silto fronšu zonās un šādi veidojušies mākoņi parasti ir ļoti izstiepti horizontāli.
Cikloni
Cikloni ir zema spiediena apgabali, kuros gaiss virzās no malām uz centru un ceļas augšup. Tas rada spiediena starpību, kas veicina kondensāciju. Ciklona radīti mākoņi gandrīz vienmēr nes nokrišņus.
Mākoņu veidi
Pasaules Meteoroloģijas organizācija izdala 10 galvenos mākoņu tipus, kurus tālāk iedala apakštipos un paveidos. Lielākā daļa nosaukumu mums ir pazīstami no skolas: spalvu mākoņi, spalvu slāņu mākoņi, spalvu gubu mākoņi, augstie gubu mākoņi, augstie slāņu mākoņi, slāņu lietus mākoņi, slāņu gubu mākoņi, slāņu mākoņi, gubu mākoņi, gubu lietus mākoņi.
Ir arī reti mākoņu veidi, kas rodas tikai īpašos apstākļos.
Lentikulārie mākoņi
Lentikulārie mākoņi atgādina gludu pankūku vai lēcu un parasti veidojas uz gaisa viļņu grēdām vai starp divām gaisa straumēm, bieži — virs kalniem. Tie ir īpaši ar to, ka nevirzās līdzi vējam.
Sudrabainie mākoņi
Sudrabainie mākoņi veidojas stratosfērā aptuveni 80 km augstumā un sastāv no ledus kristāliem. Tie kļūst redzami uzreiz pēc saulrieta vai pirms saullēkta, kad debesis vēl ir tumšas, bet saules gaisma tos izgaismo no apakšas. Visbiežāk tie novērojami polārajos reģionos un izskatās kā viegla mirdzēšana.
Mākoņi ir sastopami ne tikai uz Zemes, bet arī uz citām planētām.
Uz Veneras mākoņi sastāv no sērskābes pilieniņiem, bet uz Jupitera no amonjaka un ūdens ledus.