Nastanek in lastnosti oblakov
Oblak je vidna masa zgoščenih vodnih kapljic ali ledenih kristalčkov zadržanih v atmosferi nad zemeljsko skorjo.
Ti zgoščeni vodni hlapi tvorijo majhne kapljice vode (običajno 0.01 mm) ali ledene kristale, ki so vidni kot oblaki, kadar jih obdaja na bilijone drugih kapljic ali kristalov. Oblaki odbijajo vso vidno valovno dolžino svetlobe enakomerno in so zato beli, lahko pa se pojavijo sivi ali celo črni, če so tako debeli ali gosti, da sončna svetloba ne more predreti skoznje.
Oblaki na drugih planetih niso vedno sestavljeni iz vode, saj je sestava oblaka pogojena z sestavo atmosfere in razmerami v njej (kakšni plini sestavljajo atmosfero in kolikšna je temperatura).
Oblaki se tvorijo v območjih kjer se vlažen zrak ohlaja, običajno z dviganjem. To se dogaja:
• Ob hladnih in toplih frontah,
• kjer zrak teče ob gori in se ohlaja ko se dviga višje v atmosfero (orografsko dviganje),
• ker topel zrak piha preko hladne površine, kot je hladno telo vode.
Oblaki so težki. Voda v običajnem oblaku lahko ima maso do več milijonov ton. Kakorkoli pa je volumen oblakov ustrezno velik, gostota mreže vodnih hlapov pa je dovolj majhna, da zračni tokovi pod in znotraj oblaka še lahko obdržijo v zraku majhne kapljice. Kljub temu pa okoliščine v oblaku niso statične: kapljice se nenehno tvorijo in izhlapevajo. Običajen polmer kapljice v oblaku je 1 x 10-5 m in končna hitrost 1-2 cm/s. To daje kapljicam dovolj časa da ponovno izhlapijo ko padajo v toplejši zrak pod oblakom.
Večina kapljic se tvori, ko se vodni hlapi kondenzirajo okoli kondenzacijskega jedra, to so mali delčki dima, prahu, pepela ali soli. V zelo nasičenih pogojih lahko kapljice delujejo kot kondenzacijska jedra.
Kapljice, ki so dovolj velike da lahko padejo na zemljo so ustvarjene na dva načina. Najpomembnejši je Bergeronov proces, ki ga je teoriziral Tor Bergeron, v katerem super ohlajene (podhlajene) kapljice in ledeni kristalčki v oblaku medsebojno vplivajo da ustvarijo hitro rast ledenih kristalčkov, ki padejo iz oblaka in se med tem stopijo. Ta proces se najpogosteje ustvari v oblakih kateri imajo vrhove hladnejše od -15°C. Drugi najpomembnejši proces je proces trčenja in ujetja v vodni razor (vrtinec, “wake”), ki se pojavlja v oblakih s toplejšimi vrhovi, v katerih trčenje padajočih in dvigajočih se kapljic ustvari vedno večje kapljice, katere pa so že dovolj težke, da premagajo zračne tokove in dvigajoči se zrak ter padejo na površje zemlje kot dež. Ko kapljica pada skozi manjše kapljice ki jo obdajajo, ta ustvari vodni razor (vrtinec oz “wake”) ki pritegne manjše kapljice do trčenj. Ta metoda nastanka deževne kaplje je primarni mehanizem v nizkih strato-oblakih in majhnih kumulusih v tropskih regijah. Običajno ustvari manjše deževne kapljice in prš.
Oblika nastalega oblaka je odvisna od moči dvigajočega se zraka in zračne stabilnosti. Pri nestabilnih pogojih dominira konvekcija, pri kateri nastanejo vertikalno razviti oblaki. Stabilen zrak ustvari horizontalno homogene oblake. Frontalna dviganja ustvarijo različne oblike oblakov, ki pa so odvisne od vrste fronte (ana-tip ali kata-tip tople ali hladne fronte). Tudi orografska dviganja ustvarijo različne oblike oblakov, ki pa so odvisne od stabilnosti zraka.
