Jak i kiedy powstaje deszcz - opady i rodzaje deszczu - wyjaśnienie zjawiska jakim jest deszcz.

Powstawanie deszczu - wyjaśnienie zjawiska

 Deszcz tworzą potężne i mało znane siły, które są pełne zagadek, a czasem nawet życia. Nawet z kosmosu widać, że ziemia jest wyjątkową planetą. W naszym układzie słonecznym wyróżniają ją olbrzymie oceany oraz woda spadająca z nieba. Gdy spojrzymy na ziemie z kosmosu, w oczy rzucą się nam przede wszystkim białe chmury i błękitne oceany. Na wyspie Vancouver w Kanadzie średnia roczna suma opadów atmosferycznych wynosi aż 6 i pół metra.

Oceany, chmury, a nawet krople które zebrały się na mchu stanowią część cyklu hydrologicznego dzięki na ziemi istnieje życie. W globalnym obiegu wody uczestniczy para zawarta w moim oddechu krople wody, na mchu wokół drzewa przy którym stoję, rzeka spływająca do morza, a także wodospad. Nawet najsuchsza pustynia w dolinie śmierci została ukształtowana przez deszcz. Mimo, że dolina śmierci jest wyjątkowo sucha. Wszędzie widać ślady działania wody, która wyrzeźbiła ten krajobraz. To ona stworzyła te niesamowite kształty. Także ten wąwóz, który obserwuję został wyżłobiony w zboczu góry przez spływający po nim ulewny deszcz, który porywał ze sobą fragmenty skał.

Deszcz wydaje się być prostym zjawiskiem, ale nie wiele ludzi rozumie na czym ono polega. Jaką rolę w jego powstawaniu odgrywają goście z kosmosu oraz dziwaczne stworzenia żyjące na ziemi. Sekretne istnienie deszczu zaczyna się od zaskakującego faktu. Większość jego kropli zaczyna żywot nie jako ciecz ale ciało stałe. W lasach na wyspie Vancouver pada deszcz, ale te krople nie zawsze miały ciekły stan skupienia. Powstały one w chmurze jako śnieg, czyli jako połączenie  powietrza i lodu. Tak tworzy się większość deszczu spadającego na ziemię.

Wysoko w atmosferze panuje ujemna temperatura, a jak wie większość ludzi w takich warunkach woda zamarza ale nie zawsze. Ponieważ temperatura jest niska woda chce zamarznąć, ale nie może, bo brakuje jej jąder kondensacji wokół których mogłoby się uformować kryształy lodu. Na szczęście w atmosferze planety znajduje się mnóstwo zanieczyszczeń. Te zanieczyszczenia pochodzą z wielu źródeł. Są nimi oceany jak i pożary lasów. A nawet burze piaskowe formujące się nad pustynią i które porywają drobinki piasku i unoszą je wysoko ku chmurom. 

Część tych zanieczyszczeń dostaje się do atmosfery z kosmosu. Codziennie wbija się w nią 2 i pół tony pyłu. Trudno w to uwierzyć, ale ocenia się, że co roku za sprawą spadającego strumienia mikrometeorytów masa powierzchni naszej planety wzrasta o 10 tyś ton. Zwykle mikrometeoryty mają średnicę mniejszą, niż średnica ludzkiego włosa. Oznacza to , ze wywołują niewielki opór powietrza i nie ulegają spaleniu w atmosferze jak większe meteoryty. Ten mikrometeoryt stanowiący niegdyś część większej komety wpada do atmosfery następnie zwalnia i trafia do chmury złożonej z miniaturowych kropelek wody Chociaż mają niską temperaturę to nie mogą zamarznąć. dopóki nie połączą się z zanieczyszczeniem takim jak nasz gość z kosmosu. Gdy kropelki wody natrafią na jedną z tych cząsteczek, zaczyna się proces krystalizacji lodu. 

Ten proces powtarza się miliardy razy dziennie. Dowody tego możemy znaleźć na całej ziemi. Sami możemy poszukać mikrometeorytów - wystarczy zebrać trochę deszczówki i zdobyć silny magnez. A następnie poruszać nim parę minut pod wodą, aż zbierzemy wszystkie cząstki. Gdy przyjrzymy się im pod mikroskopem zauważymy, że są zbliżone swoim kształtem do kuli i najpewniej pochodzą z kosmosu. Gdy nasza kropla uformowała już kryształ lodu wokół mikrometeorytu. Sama staje się jądrem krystalizacji dla kolejnych cząstek wody. Okazuje się, że lód stanowi najlepsze jądro krystalizacji. To sprawia, że w szybkim tempie może dojść do powstania licznych kryształów. 

Pojedynczy kryształ błyskawicznie rozrasta się w płatek śniegu, który zaczyna opadać, ale to dopiero początek jego podróży Im bliżej powierzchni ziemi tym wyższa temperatura, dlatego opadające płatki absorbują temperaturę z otaczającego powietrza. Wtedy śnieg zaczyna się topić i zamienia się w deszcz. Deszcz, który w końcu spada na ziemię. W deszczowy dzień możemy przechwycić mikrometeoryt. Ale w tej kropli może się kryć coś innego. Zamiast uformować się wokół odrobinki pyłu mogła uformować się wokół żywego stworzenia. Przez lata naukowcy byli przekonani ,że jadrami kondensacji mogły być tylko cząstki pyłu. Okazało się jednak, że część kropel powstaje dzięki żywym stworzeniom, które zostały porwane przez wiatr i które chcą wrócić na ziemię. 

Od dawna wiemy, że mikroby przemieszczają się w atmosferze. W jednym metrze sześciennym może się ich znajdować nawet 100 tyś. Codziennie prądy konwekcyjne unoszą z nad nagrzanej ziemi dwa miliony ton bakterii. W wśród nich znajdują się bakterie Pseudomonas aeruginosa, które żyją na roślinach uprawnych.

Jeden centymetr sześcienny liścia rośliny może zawierać nawet 100 tyś mikroorganizmów. Rolnicy nienawidzą bakterii Pseudomonas aeruginosa ponieważ mają one dziwną zdolność do przetwarzania wody w lód nawet w warunkach kiedy woda nie zamarza. Bakterie wytwarzają białko, które zmusza wodę do przyjęcia struktury lodu. To oznacza, że kolejne krople wody przybierają taką formę. Bakterie i inne zarodki lodu, które występują na powierzchni roślin są odpowiedzialne za większość zniszczeń podczas przymrozków. Gdy znajdująca się w chmurach bakteria wejdzie w kontakt z kroplą zimnej wody zamienia ją w kryształ lodu. Kryształ szybko rozrasta się w płatek śniegu, który roztapia się i spada na ziemię jako deszcz. Bakteria powraca na ziemię z ulewą, którą sama wywołała.

Powodując opady deszczu mikroorganizmy powracają do swojego środowiska naturalnego. Ta nie zwykła bateria nie jest wcale najdziwniejszym sekretem deszczu. Bardziej zaskakujące jest to, że każda burza i każdy człowiek noszą w sobie cząsteczki, które kiedyś krążyły w organizmach dinozaurów, a także naszych przodków. Ponieważ ludzkie ciała składają się w większości z wody one też stanowią część cyklu hydrologicznego. 60% naszego ciała to woda, mózg zawiera jej 70 %, a płuca nawet 90%. Ta woda nieustannie krąży w przyrodzie. Od czasu kiedy pierwsze lodowe komety spadły na ziemię przez epokę dinozaurów po narodziny rodzaju ludzkiego i przez cała jego dotychczasową historię.

Woda, która wypełnia nasze ciała istnieje od milionów lat, więc mogą się w nas znajdować cząsteczki, które przeszły przez Alberta Einsteina czy Jerzego Washingtona. Żeby spaść na ziemie krople deszczu muszą one najpierw zamarznąć wokół jądra, którym może być mikrometeoryt lub bakteria, ale jak woda dociera do atmosfery ?

Gorące popołudnie w jednym z miast ciekła woda na domach, trawnikach i ulicach, stopniowo nagrzewa się i zamienia w parę wodną, która unosi się ku niebu. Cząsteczki wody w kałuży wchłaniają wystarczająco dużo energii by przez gwałtownie ze stanu ciekłego w gazowy. W ułamku sekundy cząsteczki odrywają się od swoich towarzyszek i unoszą w powietrze, gdy cząstki próbne powietrza są cieplejsze od otoczenia stają się niestabilne a ich gęstość maleje. Unoszą się wtedy jak wypełnione helem balony zabierając ze sobą cząsteczki wody.

Co roku z powierzchni lądów i oceanów dostaje się do atmosfery 350 bilionów metrów sześciennych wody. Przeciętnie cząsteczka wody pozostaje w atmosferze 10 dni. W tym czasie może ona pokonać odległość kilka tysięcy kilometrów. W każdej chwili w atmosferze znajduje się kilkanaście tysięcy bilionów wody. Gdyby nagle spadłyby na ziemie to lądy i oceany przykryłaby 2,5 metrowa warstwa wody. Wznosząc się woda ochładza się w tempie 6 i pół stopnia na kilometr. Chłodniejsze powietrze staje się gęstsze a cząsteczki wody zwalniają. W końcu następuje chwila kiedy cząsteczki zderzając się łączą się ze sobą.

I znowu przybierają postać ciekłą. Jeśli te zjawisko nastąpi na dużą skalę, będziemy je mogli zaobserwować z ziemi, na niebie powstanie chmura. Łączące się ze sobą krople wody stają się widoczne jako chmury, dzieje się tak gdy jest wystarczająco by zaczęły odbijać światło. W układzie słonecznym  chmury nie są niczym niezwykłym. Wenus spowijają obłoki kwasu siarkowego, które odbijają promienie słoneczne. Ta planeta  świeci wyjątkowo jasno i dlatego nadano jej imię bogini miłości, pamiętajmy jednak, że zawdzięcza to kwasowi siarkowemu. Obłoki na Marsie składają się z dwutlenku węgla, a na Jowiszu tworzy je amoniak. W ziemskich warunkach kropelki wody są zbyt małe i lekkie by spaść na ziemię.

Żeby rozpocząć podróż na ziemię będą musiały połączyć się ze sobą i uformować kryształy lodu, do tego potrzebne są im jądra kondensacji. Tą rolę spełniają pyły pochodzące z burz piaskowych, pożarów lasów i erupcji wulkanów. O nawet mikrometeoryty i mikroskopijne organizmy. 

Pogoda jutro - prognoza