Sebenarnya, awan tidak terisi dengan air. Pertama-tama, awan bukanlah spons yang terbuat dari bahan lain yang menyerap air. Jadi air di awan itu adalah awan. 

nature 3294543 960 720 - Bagaimana Awan Terisi dengan Air?
Awan terdiri dari tetesan air cair yang sangat kecil atau kristal es yang melayang di udara

Lebih tepatnya, awan terdiri dari tetesan air cair yang sangat kecil atau kristal es yang melayang di udara. Tetesan air dan kristal es yang membentuk awan mengambang bukan karena terendam oleh bahan seperti spons yang menahannya di tempat. Sebaliknya, tetesan air dan kristal es yang membentuk awan mengapung karena mereka begitu kecil sehingga hambatan udara menyeimbangkan gravitasi. 

Untuk lebih tepatnya lagi, tetesan air dan kristal es yang membentuk awan tidak benar-benar mengambang tanpa bergerak di langit. Sebaliknya, mereka terus-menerus jatuh sangat lambat di bawah pengaruh gravitasi (falling) dan kadang-kadang naik ke atas disebabkan oleh angin (updrafting). 

Gerakan jatuh dan updrafting tetes / kristal ini yang membentuk awan sangat lambat, begitu besar dan tinggi, bahwa sulit bagi pengamat manusia biasa di lapangan untuk memperhatikan gerakan ini. 

Buku “Cloud Physics” oleh Louis J. Battan menyatakan,” Tetesan berjari-jari 10-mikron jatuh pada kecepatan 1 cm / detik [0,02 mph], sedangkan tetesan berjari-jari 50-mikron jatuh pada kecepatan 26 cm / detik [0,6 mph]”. Ketika tetesan air cair atau es yang membentuk awan bertambah besar melalui tabrakan dan perpaduan, mereka bisa menjadi sangat besar sehingga hambatan udara tidak lagi bisa melawan gravitasi (ketika r > 0,1 mm). Tetesan seperti itu jatuh turun sebagai hujan.

Kedua, awan tidak penuh air. Sebagian besar penuh dengan udara. 

Ketika kita mengatakan sebuah ember diisi dengan air, kita bermaksud bahwa hampir setiap ruang yang tersedia di ember berisi air. Di awan, setiap ruang yang tersedia pasti tidak mengandung air. Air yang membentuk awan jatuh sebagai hujan jauh sebelum itu cukup menyatu untuk mengisi seluruh volume awan. 

Hebatnya, hanya sepersejuta volume awan terdiri dari air. Sisanya adalah udara. Ini berarti bahwa untuk setiap satu nanometer kubik dari awan yang mengandung air, ada sekitar satu miliar nanometer kubik di awan yang hanya mengandung udara. 

Buku “Color and Light in Nature” oleh David K. Lynch dan William Charles Livingston menyatakan,” Meskipun visibilitasnya mengesankan, awan adalah makhluk yang lemah. Cumulus mungkin memiliki 1000 tetesan per sentimeter kubik, tetapi tetesan ini kecil dan relatif luas. Air membentuk kurang dari sepersejuta (10 -9 ) volume awan yang tampak dan hanya menyumbang sekitar sepersejuta gram per sentimeter kubik terhadap kerapatannya. “Awan jelas tidak penuh air. Mereka sebagian besar penuh dengan udara.

Bagaimana bisa awan begitu mencolok ketika sebagian besar udara tidak terlihat? Kuncinya adalah cahaya memantulkan permukaan benda. Semakin banyak luas permukaan, semakin banyak cahaya yang dipantulkan . Itu adalah alasan yang sama bahwa es padat murni sebagian besar jernih tetapi salju (yang hanya es dalam bentuk kompleks kecil) berwarna putih cerah. Sementara awan tidak mengandung banyak air dalam hal volume total, air yang dikandungnya dibagi di antara triliunan tetesan kecil, yang mengarah ke banyak permukaan pantulan.

Sebagai contoh, asumsikan untuk kesederhanaan bahwa awan terdiri dari tetesan air yang semuanya berukuran sama dengan jari-jari r dan didistribusikan secara seragam. Misalkan volume total cloud ditetapkan pada cloud dan total volume air di cloud ini ditetapkan pada w . Karena volume setetes air bulat tunggal adalah 4/3 π 3 , jumlah tetes n di awan kali volume tetesan ini memberi kita total volume air di awan: w = n 4/3 π 3 . Demikian pula, luas permukaan satu bola adalah 4 π 2, jadi total luas permukaan tetesan di seluruh awan adalah total = n 4 π 2 . 

Dengan memecahkan persamaan volume untuk n dan mengganti hasilnya ke dalam persamaan daerah, kita menemukan: Total = 3 w/ r. Karena volume total air tetap, persamaan ini memberi tahu kita bahwa ketika jari-jari setiap tetes turun, total luas permukaan tetesan naik, seperti yang ditunjukkan pada grafik di bawah ini. 

Untuk ukuran tetesan awan kecil, area permukaan tetesan awan total melonjak hingga nilai yang sangat tinggi. Karena jumlah cahaya yang dipantulkan oleh suatu objek sangat bergantung pada luas permukaannya, luas total permukaan tetesan awan memungkinkan awan menjadi terang meskipun sebagian besar udara. Perhatikan bahwa saat tetesan individu menyusut dalam ukuran, luas permukaan individualnya tentu saja semakin kecil. Tetapi untuk volume total air yang tetap di awan, tetesan yang lebih kecil berarti lebih banyak tetesan, yang berarti lebih banyak luas permukaan.

dropsize - Bagaimana Awan Terisi dengan Air?
Dengan asumsi bahwa volume total awan dan volume air totalnya konstan, dan bahwa tetesan awan semuanya berukuran sama, total luas permukaan tetesan awan berbanding terbalik dengan jari-jari tetesan, seperti yang ditunjukkan dalam plot ini. Karena jumlah cahaya yang dipantulkan oleh suatu objek sangat tergantung pada luas permukaan objek, kita melihat bahwa ukuran tetesan kecil di awan menghasilkan luas permukaan besar yang memantulkan banyak cahaya. Dengan cara ini, awan bisa menjadi terang meskipun sangat kosong. Gambar Domain Publik, sumber: Christopher S. Baird.

Sumber: West Texas A&M University

ARTIKEL TERKAIT

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here