Почему существуют облака?

[it12345]

Почему мы часами наблюдаем кучевые облака на фоне голубого неба? Почему капельки воды, из которых состоят облака, за это время не распределились в атмосфере равномерно? Ведь капли имеют разные размеры - значит, должны падать с разной скоростью, а также под воздействием ветра двигаться с разной скоростью. Поэтому вроде бы капли, из которых состоят облака, должны за довольно короткое время распределиться равномерно. Однако мы можем десятками минут наблюдать абсолютно резкий край облака, безо всяких следов размазывания. Похоже, что капли облака притягиваются друг к другу. Причём, если речь идёт о грозовом облаке, притягиваются капли, имеющие одинаковый электрический заряд. Что же за сила, притягивающая капли друг к другу? Она не может быть электростатической и вряд ли может быть ван-дер-Ваальсовской.

[Pphantom]

it12345 в сообщении #895617 писал(а):

Почему капельки воды, из которых состоят облака, за это время не распределились в атмосфере равномерно?

А почему они должны это сделать?

it12345 в сообщении #895617 писал(а):

Ведь капли имеют разные размеры - значит, должны падать с разной скоростью, а также под воздействием ветра двигаться с разной скоростью.

Размеры капель в одном облаке не так уж сильно отличаются, так что дисперсия скоростей за счет горизонтальной составляющей ветра невелика. К тому же кучевые облака находятся в зоне восходящих воздушных течений, так что и падение "отменяется".

it12345 в сообщении #895617 писал(а):

Однако мы можем десятками минут наблюдать абсолютно резкий край облака, безо всяких следов размазывания.

А это, кстати, уже немного другой вопрос. Резкая оптическая граница облака и резкая граница в распределении концентрации капель - это разные границы, отсутствие второй совсем не означает отсутствия первой.

[it12345]

Кучевые облака я привёл просто как наиболее яркий пример. Все мы наблюдали, как ветер быстро гонит по небу облака. Они быстро меняют форму, от них отрываются струи, но сами облака, как физическое явление - не исчезают часами, хотя, кажется, что для их перемешивания достаточно
нескольких минут. То, что, как Вы пишите, в кучевых облаках существуют восходящие потоки, только увеличивают скорость вертикального разделения капель по их размерам.
Капли в облаке - очень разные по размерам. Можно найти формулы и ссылки, а можно - экспериментально проверить это во время дождя: после того, как прошёл ливень, ещё долго выпадает мелкая морось.

Если капельки воды не притягиваются друг к другу, то вроде бы они должны стремиться равномерно распределиться (вроде бы второе начало термодинамики говорит об этом). Если существует резкая оптическая граница - это означает, что такого распределения не происходит.

[Pphantom]

it12345 в сообщении #895634 писал(а):

хотя, кажется, что для их перемешивания достаточно нескольких минут.

Может быть, стоит все же оценить характерные времена перемешивания?

it12345 в сообщении #895634 писал(а):

Можно найти формулы и ссылки,

Можно, давайте.

it12345 в сообщении #895634 писал(а):

а можно - экспериментально проверить это во время дождя: после того, как прошёл ливень, ещё долго выпадает мелкая морось.

А вот так делать не стоит - спектр масс дождевых капель и он же для облачного аэрозоля не обязаны совпадать. Более того, именно их отличие в немалой степени и определяет, будет это облаком или дождем.

it12345 в сообщении #895634 писал(а):

Если капельки воды не притягиваются друг к другу, то вроде бы они должны стремиться равномерно распределиться (вроде бы второе начало термодинамики говорит об этом).

В замкнутой системе. Но кто сказал, что облако таковой является?

it12345 в сообщении #895634 писал(а):

Если существует резкая оптическая граница - это означает, что такого распределения не происходит.

Как я уже писал, это неверно.

[Alex-Yu]

it12345 в сообщении #895634 писал(а):

Если капельки воды не притягиваются друг к другу, то вроде бы они должны стремиться равномерно распределиться (вроде бы второе начало термодинамики говорит об этом). Если существует резкая оптическая граница - это означает, что такого распределения не происходит.

Все намного проще. Есть такое явление, фазовый переход называется. В данном случае выше некоторой температуры капель нет, они просто испаряются. А ниже этой температуры --- капли возникают, конденсируются. Как бы там не перемешивалось, всегда есть некая граница, где температура переходит через точку фазового перехода. С одной стороны температура выше температуры существования капель, с другой --- ниже. Это и будет резкая граница облака. Именно резкая, т.к. сам процесс образования капель скачкообразно зависит от температуры.

[it12345]

Цитата:

Как бы там не перемешивалось, всегда есть некая граница, где температура переходит через точку фазового перехода.

Почему температура (концентрация водяного пара) не выравнивается?
А ещё существование облаков объясняют наличием примесей в атмосфере. Причём их не много (иначе образовывался бы непрерывный туман) и не мало (иначе облаков вовсе не было бы) - а ровно столько, сколько нужно!
http://principact.ru/content/view/262/37/

Механизм возникновения силы притяжения между каплями воды в облаке был описан профессором Федосеевым ещё в середине прошлого века
Техника - молодёжи 1955-01
Кажинский Б. Физика дождевого облака
http://zhurnalko.net/=nauka-i-tehnika/tehnika-molodezhi/1955-01--num30
Внутри облака происходит перенос воды с мелких капель на крупные - первые постепенно испаряются, а вторые - растут. Кроме того, из-за постоянно изменяющегося направления конвективных потоков воздуха капли испытывают движение, в некотором роде аналогичное броуновскому, при этом "длина свободного пробега" у мелких капель больше, поэтому они чаще оказываются вблизи края облака, где относительная влажность ниже, чем в центре облака и процесс испарения
идёт быстрее. В результате получается, что мелкие капли находятся преимущественно у края облака и испаряются: с них во все стороны летят молекулы воды. Более крупные же капли находятся преимущественно в центре облака и поглощают молекулы воды, которые летят на них со всех направлений.
То есть происходит процесс, аналогичный описанному Лесажем в 1748 году: крупные капли приталкиваются друг к другу изотропным потоком молекул воды. (!!!)

К сожалению, указанный механизм игнорируется астрофизиками, моделирующими процесс образования газопылевых дисков планетных систем.

[Alex-Yu]

it12345 в сообщении #896498 писал(а):

Почему температура (концентрация водяного пара) не выравнивается?

Потому что Солнце светит.

[it12345]

А почему, если в чай влить молоко, то, сколько не размешивай ложечкой, молоко не отделяется от чая?
А вот если влить в чай масло, то сколько не перемешивай, всё равно капельки масла не растворятся?
Энергия извне в обоих случаях подводится, а результат - разный.
И если не перемешивать - результат тоже будет разный.
Т.е. "потому что солнце светит" - это вообще не ответ.
Ответом является описание логической связи между "солнце светит" и тем, что облака, очень быстро меняя свою форму, тем не менее в течении всего дня существуют как отдельные образования. Т.е. описание механизма, благодаря которому, несмотря на напрерывное перемешивание, существуют чётко разграниченные области, в которых концентрации капелек различаются на 3-4-5 порядков.
Значит, повторяю, существует сила, притягивающая капельки друг к другу (как, например, молекулы воды притягиваются друг к другу сильнее, чем молекулы масла).

[Alex-Yu]

it12345 в сообщении #896503 писал(а):

Ответом является описание логической связи между

"Ага, вот ты этим и займись" из фильма "Щит и меч".

[Pphantom]

it12345 в сообщении #896498 писал(а):

К сожалению, указанный механизм игнорируется астрофизиками, моделирующими процесс образования газопылевых дисков планетных систем.

К сожалению, этот механизм в настолько "лобовой" интерпретации плохо согласуется с наблюдениями.

P.S. А я, кстати, живой астрофизик, у которого кандидатская была посвящена в точности этим вопросам. Так что насчет "игнорируют" - не надо. Просто в реальности все немного сложнее, чем в "Технике - молодежи".

[druggist]

Инверсионный след от самолета тоже нечто вроде облака и "живет" достаточно долго(порядка часа). Возможно, в природном трехмерном облаке играет роль отражение солнечных лучей от капель и снижение вследствие этого нагрева внутренних слоев облака и соответственно степени неравновесности жидкой фазы и, т.о., капли "живут" дольше