Gökyüzünde asılı gibi duran bulutlara bakıp “Orada tam olarak neler oluyor? Hangi noktada su, bulutun içinde duramayacak kadar ağırlaşıp yeryüzüne doğru inmeye karar veriyor?” diye merak ettiyseniz, okumaya devam edin.
Bulutun oluşması
Çoğumuzun bildiği gibi yeryüzündeki (göl, deniz vb.) su, havanın ısınması ile buharlaşarak atmosfere yükselir. Bu mikroskobik su buharı moleküllerinin trilyonlarcası gökyüzüne yükselerek başımızın üzerinde asılı gibi duran bulutları oluştururlar. Ancak bulutların içinde su moleküllerinin 1.000 misli kadar hava vardır.
Havanın sıcaklığı devam ettiği sürece su buharlaşarak atmosferde yükselmeye devam eder. Ancak belli bir yüksekliğe geldiğinde, havanın soğuması nedeni ile yeniden sıvı formuna döner.
Havanın ısısı taşıyabileceği su miktarını belirler, soğuk hava, sıcak havadan daha az miktarda su taşıyabilir. Benzer şekilde havanın basıncı da taşıyabileceği su miktarını etkiler. Basınç düştükçe, havanın taşıyabileceği su miktarı da düşer. Bu yüzden su molekülleri yükselirken faz değişikliğine maruz kalır, gaz halinden sıvı haline geçer ancak bu defa yeni su damlacıkları çok daha küçüktür. (Kağıdın kalınlığından 4-5 kat daha küçük)
Gaz halindeki suyun bir parçacık üzerinde yoğuşması daha kolaydır. Bu nedenle, havada toz vb. parçacıklar varsa, bulutlar çok daha kolay oluşur. Bulut oluşumunun temel süreci aynıdır ancak yeryüzündeki toprak çeşidi, atmosferik olaylar (yani hava sıcaklığı, rüzgar) vb. değişenler oluşan bulutun tipini belirler.
Bulutların altından yükselen sıcak hava, bulutları destekleyecek kadar güçlü olduğunda bulutlar gökyüzünde adeta yüzüyor gibi görünür. Bu şu ana kadar yer çekimi ile ilgili öğrendiğimiz her şeye karşı gibi görünür fakat bunu anlamak için mikro damlacıkların ne kadar küçük olduğunu anlamamız gerekir. Mikro damlacıklar tıpkı toz partikülleri gibi yer çekimine rağmen havada asılı kalabilirler.
Yavaşlama ve irileşme
Moleküller soğudukça yavaşlama eğilimi gösterirler. Hava ile birlikte yüzer gibi hareket etmek yerine mikro damlacıklar birbirine çarpmaya başlar. (Ortalama büyüklükteki bir yağmur damlası kabaca 1 milyon mikro damlacıktan oluşur. ) Mikro damlacıklar yer çekiminden etkileninceye kadar yüzlercesi hatta binlercesi bir araya gelir ve ardından yeryüzünden aldığı hava desteğini delip geçer. Bu süreçte büyük damlacıklar mikro damlacıklara bağlanırken etraflarındaki güçlü hava hareketleri ile boğuşurlar. Neyse ki atmosferdeki soğuk hava koşulları nedeni ile sıklıkla ortaya çıkan buz kristalleri büyük yağmur damlaları için mükemmel bir katalizör görevi görür. Mikro damlacıklar inanılmaz bir şekilde buz kristallerine doğru yönelir ve çok hızlı bir şekilde ağırlıkları artar. Bu da damlacıkların kar ya da sulu kar haline gelmesine neden olur ancak yeryüzüne düşme sürecinde, havanın ısısına bağlı olarak buz kristalleri yeniden sıvıya dönüşerek, yağmur olarak da yere inebilir.
Yukarı doğru geçekleşen atmosferik hareketler, gittikçe büyüyen damlacıkların doğru an gelene kadar düşmelerini engeller. Damlacıklar yerçekimine direnemez hale gelince yeryüzüne doğru düşmeye başlarlar. Bulutlar sabit hızda bir yağış bırakırken saniyede birkaç santim yükselirler. Öte yandan eğer fırtına gerçekleşirse bulutların yükselme hızı saniyede 2-3 metreye çıkar. Bu da havanın aniden soğumasına neden olur. Bu şekilde oluşan bulutlar ağır sağanak yağışlara yol açar.
Sağanak yağmurun altında yürürken, düşen su damlalarına bakınca bunların yerçekimine meydan okuyarak bulutlarda asılı durmasına hayret edebilirsiniz. Ancak bu durum, daha önce de değindiğimiz gibi mikro damlacıkların kütlesinin hava kütlesine oranla çok az olmasından kaynaklanır.
Toz olmasaydı
Birçoğumuz yağmur yağdıktan sonra arabaların ve camların toz parçacıkları (hatta çamur) ile kaplanmasına bakarak, havadaki tozlardan şikayet ederiz. Ancak eğer havada toz partikülleri olmasaydı gezegenimizde asla yağmur yağmazdı. Bulutlarda saf halde bulunan mikro damlacıklar -40 dereceye kadar sıvı halde kalabilirler. Neyse ki atmosferimizde toz partikülleri vardır. Bu partiküller sayesinde daha düşük sıcaklıklarda (örneğin -12 derece) sıvı haldeki su, buz kristalleri ve daha büyük damlacıklar oluşturma imkanı bulur. Daha büyük damlacıklar da yerçekimine karşı koyamaz ve yağış olarak yeryüzüne inerler.
