Богданов до, чому купчасті хмари плоскі знизу, журнал «фізика» № 17 за 2018 рік
Мал. 1. Залежність тиску насичених водяних парів від температури в широкому (вгорі) і вузькому (внизу) діапазонах температур. Точкою позначено стан повітря біля поверхні
У тиху погоду над нами часто пропливають купчасті хмари. Вони утворюються з водяної пари, які разом з теплим повітрям піднімаються від поверхні землі вгору і на висоті, що відповідає точці роси, конденсуються в дрібні крапельки туману розміром близько 10 мкм. Досить легко оцінити висоту, де відбувається конденсація пара в «стандартній атмосфері», температура якої при підйомі на кожен 1 км зменшується на 6,5 ° С. Нехай, наприклад, відносна вологість повітря біля поверхні землі дорівнює 50%, а його температура 20 ° С. Тоді, використовуючи залежність тиску насичених водяних парів від температури (рис. 1), можна зробити висновок, що конденсація почнеться при 10 ° С. Легко обчислити, що температура «стандартної атмосфери» знижується на 10 ° С на висоті близько 1,5 км, що приблизно відповідає висоті пливуть над нами купчастих хмар при таких умовах. Очевидно, що чим «вологіше» повітря, тим нижче купчасті хмари.
З усіх цих міркувань випливає, що купчасті хмари повинно мати форму плоского шару, наприклад млинця. Однак при конденсації пари на висоті, яку ми оцінили вище, відбувається виділення величезної кількості теплоти. Ця теплота нагріває повітря навколо і що міститься в ньому пар, тимчасово припиняючи процес його конденсації. Нагріте повітря, що містить значний відсоток пара, продовжує підніматися вгору, конденсація його пара відбувається на більшій висоті і т.д. В результаті, над плоским підставою купчасті хмари утворюється шапка, яка, яка, як правило, має форму «купи», звідки і пішла назва цього типу хмар. Схематичне зображення процесу освіти купчасті хмари показано на рис. 2 (стрілки показують, як утворюється «купа» над плоским підставою хмари). Купчасті хмари, як і купи, можуть мати найрізноманітнішу форму, що легко і не раз спостерігав кожен. Коли посилюється вітер, і стикаються маси повітря різної вологості і температури, форма хмар і їх розмір змінюються.