Amerikai Magyar Szó, 1957. július-december (6. évfolyam, 27-52. szám)
1957-08-15 / 33. szám
.Thursday, August 15, 1957 AMERIKAI MAGYAR SZÓ 13 Hogyan keletkezik az eső? Noé a vízözön elmúltával szétosztotta a Földet fiai között. Jáfetnek jutott a vizásztatta területtől északra eső hatalmas szárazföld, amely a vízözön borzalmas esői után biztos menedéknek látszott. Noé azonban bölcs volt s tudta, hogy többé nem fenyegeti vízözön északon születendő utódait, hanem annál több bajuk lesz a szárazsággal. Ezért kedvelt fiának átadott egy kincset érő követ, amellyel esőt lehetett a földre varázsolni. így mesélik ezt valahol messze keleten, Közép-Ázsiában. Sajnos, azt már nem találtam meg Pallas Nagy Lexikonjában, hogy Jáfet hogyan sáfárkodott az esőkővel. Pedig de sok hasznát vennénk mi is, ha ismernénk a titkát, itt a Közép-Tisza mentén! Legfeljebb némi homályos utasítást találunk még az esőkő használatára. A perzsák vízbe tették, ha esőt akartak előidézni, Kínában pedig ostoron lógatták tiszta vízbe. Úgy látszik, igy hatásosabb volt. . . No de ennyi talán elég is az “esőkeltés” őstörténetéből ! Annál is inkább, mert nem hiszem, hogy az itt következendőkkel valami kis kapcsolata is volna. Mindenesetre Noé csodálatos esőkövének gondolata — misztikumától megfosztva — napjainkban ismét visszatért. Közben sok-sok évszázad telt el, s az esőkeltéssel a garabonciás diákok után már csak megrögzött mániákusok bajmolódtak... Ma persze már nem nézünk föltétlenül gyanakodva arra, aki esőt akar előidézni. Az elmúlt évtizedekben ugyanis sokkal többet megtudtunk az eső keletkezésének titkáról, mint Noétól a XIX. század végéig együttvéve. A megismerés utján két kérdéssel kellett megbirkózni. Az egyik: hogyan keletkeznek a felhők? A másik: hogyan esik a felhőkből az eső? Az elsőre aránylag könnyű a felelet. A másodikhoz ellenben a fizika nehéz fegyverzetére van szükségünk. Hogyan keletkeznek a felhők? Nyári napokon a felhők a szemünk láttára keletkeznek és múlnak el. Ha jól megfigyeljük a folyamatot, könnyed rájövünk — egy kis “segítséggel” — keletkezésük titkára. Szánjunk rá egy napot, és üljünk ki valami fa árnyékába derült, nyári reggelen. A derült égbolton 9—10 óra tájban ködszerü foltok jelennek meg. Az ég kékje áttetszik rajtuk. E fátyolszerü gomolyagok már a vízgőz kondenzációjának jelei. Az áttetsző foltok hamarosan fehéren világitó gomoly- felhőkké válnak. Az idő előrehaladtával egyre több és több gomolyfelhő buggyan ki a levegőből, délfelé pedig már csaknem beborítják az eget. Ha laposak maradhak, és nem növekednek magas tornyokká, nyugodtan elmehetünk ebédelni, mert a kora délutáni órákban semmi rendkívüli “esemény” sem történik az égen. Négy óra után észrevehetően csökken a felhőzet, estére pedig csaknem teljesen elfogynak a felhők. Ha nyitott szemmel ülünk a fa alatt, és észrevettük a felhők alatt szárnycsapás nélkül vitorlázó madarakat, rájöhetünk a gomolyfelhők keletkezésének okára. A napsütéstől fölmelegedett talaj fölött emelkedni kezdett a fölhevült levegő. Emelkedése közben a magasabb légrétegek kisebb nyomása alatt kiterjedt és lehűlt. A benne levő vízgőz, amely melegben átlátszó, s ezért szemmel nem látni, egy bizonyos hőmérsékletre lehűlve apró csöppekké kondenzálódik és láthatóvá válik. Az emelkedő levegőáramban tehát megjelenik a gomolyfelhő. E szép nyári felhők estére, amikor a levegő mozgása alábbhagy, elfogynak. Ilyen emelkedő mozgás és lehűlés hozza létre a többi felhőt is. A szél ereje hajtja föl a levegőt a hegységek oldalán vagy a hideg, sürü légtömegek láthatatlan lejtőin. Az igy keletkezett felhők kedvező körülmények között tovább nőnek függőleges irányban. Létrejönnek a sztratoszféráig felnyúló hatalmas felhőtornyok és a több kilométernyi vastagságú rétegfelhők. E felhőóriások már egyáltalán nem olyan ártatlanok, mint a nyári nap gomolyfelhői. Ezek adják a bőséges esőket, a nagy havazást, a záporokat, és bennük dördülnek el a zivatar villámai is. Ha magunk elé raknánk e felhők termékeit, bezzeg csodálkoznánk azon a gazdaságon, amit az egyszerű csapadék szó takar. Gyémántként csillognak az apró jégtük, a változatos hókristályok. Nagyság szerint hosszú sorba szedhetnénk a vizcseppeket a tízezred milliméter átmérőjű felhőelemtől kezdve a záporesők több milliméter nagyságrendű cseppjeiig. Soron következnének a jégeső, az ónoseső, a dara különböző formái: a jégdara, a hódara. A sor végén állnának a csapadék óriásai: a jégeső tyúktojás nagyságig megnövő durva darabjai. Ebből is láthatjuk, hogy e folyamatok már nem olyan egyszerűek, mint a nyári nap gomolyfelhőinek keletkezése. A fa alól már nem is tudjuk nyomon követni őket, be kell hatolnunk magába a felhőbe. Az esőcsepp és az eső Repülőgépbe ülünk hát, s odafönt vizsgálódunk. Mikroszkópunk alatt a felhő vizcseppjeinek belsejében apró magocskákat látunk. Szabad szemmel nem láthatnánk őket. Sugaruk a centiméter milliomod részétől a százezred részéig terjed. Rendszerint a talajról származó nedvszívó sószemecskék alkotják e kondenzációs magokat. Mindig van annyi belőlük a levegőben, amennyi a felhőképződéshez szükséges. Amikor a levegőben levő vízgőz lehűlése során telített állapotba kerül, ezeken a magocskákon kondenzálódik viz- csöppekké. A felhő igy keletkező cseppecskéinek sugara század-százezred centiméter nagyságrendű. Az ilyen kicsiny cseppek a levegő súrlódása miatt nagyon lassan esnek. Egy százezred centi- méteres sugaru vizcseppet a saját súlya egy óra alatt körülbelül egy centiméterrel vinne lejjebb. A legjobb esetben, ha a kicsi csepp a felhőnek egy kilométer magas alsó szintjén lenne, kereken 11 év alatt érne le a talajra. Ugyanezt az utat egy tízezred centiméter sugaru vízcsepp már 80 nap alatt, egy századcentiméter sugaru pedig cseppek ilyen hosszú idő alatt elpárolognának a még mindig csak 20 perc alatt tenné meg. E kis felhő alatti térben, ha a felszálló légáramlás nem akadályozná meg a felhőből való kiesésüket. Az apró felhőelemekből tehát nem várhatunk kiadós esőt. A nyári napok lapos gomolyfelhői keletkeznek és elmúlnak anélkül, hogy belőlük egy csepp eső is elérné a talajt. A, téli félév sima rétegfelhői gyakran napokra beborítják fölöttünk az eget, s mégis száraz marad alattunk a föld. Mi az oka, hogy az úgynevezett stabil felhők ennyire vissza tudják tartani vízkészletüket? A felhő vizcseppjeinek környezetében nedves a levegő, s ebből vizgőzrészecskék jutnak a cseppre. A csepp tehát növekednék. Ugyanakkor vizgőzmolekulák hagyják el a cseppet és kilépnek a környező térbe. Emiatt tehát a vízcsepp egyre kisebb lenne. Minthogy mindkét folyamat egyszerre játszódik le, a csepp nőhet vagy fogyhat aszerint, hogy a belépő vagy a kilépő vizré- szecskék száma a nagyobb. Az egyik esetben a cseppen való lecsapódásról, a másik esetben a csepp párolgásáról beszélünk. Ha a be- és kilépő részecskék száma egyforma, a csepp nagysága nem változik, a tér a csepp szempontjából vízgőzzel telitett. Ha a felhő minden részecskéje körül fennáll ez az egyensúlyi állapot, a felhőelemek oly kicsinyek maradnak, hogy belátható időn belül nem jutnak le a talajra. Ez az állapot azonban csak olyan felhőkben maradhat fenn, amelyek egyenlő nagyságú és azonos halmazállapotú (viz vagy jég) felhőelemekből állnak. Ha e homogén állapot megbomlik: az egyenlő cseppek közé nagyobb cseppek vagy jégrészecskék kerülnek, megszűnik a felhő stabilitása is. A magyarázat nagyon egyszerű. A telítettségi állapot ugyanis más és más nedvességtartalomnál következik be kisebb cseppek és nagyobb cseppek környezetében, jégrészecskék és vizcseppek körül. Sőt, a cseppekben oldott anyag koncentrációjától is függ. Például abban a nedves levegőben, amely egy százezred centiméter sugaru vízcsepp környezetében már telitett állapotú, 1.3 százalékkal több vízgőz van, mint abban a nedves levegőben, amely az egyszázad centiméter sugaru csepp körül hoz létre telitett állapotot. Nyilvánvaló, hogy ha a felhőben két ilyen csepp egymás mellé kerül, a kisebbik párologni kezd, a nagyobbik pedig a kisebb rovására megnő. Homogén cseppekből álló felhőkben kedvező körülmények között a cseppek összefolyása hozhat létre ilyen növekedésre képes nagyobb cseppeket. A cseppek összefolyása kapcsolatban van a párolgással és az ellentétes folyamattal, a kon- denzálódással. A párolgó cseppekből végeredményben kiindul a vízgőz molekuláinak áramlási- ,^a két ilyen csepp közel kerül egymáshoz, közöttük a két áramlás szembe találkozik és megakadályozza a cseppek közeledését. Ha a felhő hőmérséklete néhány fokkal csökken, a párolgás megszűnik, és megindul a cseppeken a kon- denzálódás. A molekulaáramok most egymás felé hajtják a cseppeket, s azok végül is találkoznak. Az összeütközés pontjában mindkét cseppen sik felület képződik, amelyet keskeny levegőrés választ el egymástól. Ha a cseppeknek villamos töltésük van, a két felület apró kondenzátort alkot. Számos körülmény — a molekulák hőmozgása stb. — a sik felületeken apró dudorodást hozhat létre. A, cseppek felületi feszültsége e dudort ki akarja egyenlíteni, a felületeken összegyűlt villamos töltések viszont épp ellenkezően hatnak. Ha az utóbbiak túlsúlyra jutnak, a dudor megnyúlik és vékony összekötő vízcsővé alakul át. A következő pillanatban az egyesült cseppek a legkisebb mértani felületet, a gömb alakot veszik fel, és létrejön a nagyobb méretű, uj csepp, amely a kis cseppek között már további növekedésre alkalmas. Még erősebb, növekedési folyamat játszódik le abban a felhőben, amelyben jégkristályok kerülnek ugyanolyan hőmérsékletű vizcseppek mellé. Például: a nedves levegő, amely a mínusz 30 fokos vízcsepp körül telitett állapotban van, 20—30 százalékkal több vizet tartalmaz, mint amennyi egy jégkristály környezetében a telítéshez szükséges. Nyilvánvaló, hogy ha ilyen “tulhült” cseppekből álló felhőbe belekerül egy jégrészecske, a számára túltelített térben azonnal gyarapodni kezd, és hamarosan szabad szemmel is látható gyönyörű hókristállyá növekszik. Ez már nem felhőelem, mert nagysága miatt esni kezd, gyorsan elhagyja a felhőt, s ha a felhő alatti térben elolvad, eső alakjában, ha pedig nem, akkor több kristályból összetapadt hópehely formájában eléri a talajt. Végeredményben tehát sem homogén vizfel- hőkből, sem tisztán jégtükből álló felhőkből — az úgynevezett cirruszokból — nem kaphatunk jelentékeny esőt. Az úgynevezett vegyes halmazállapotú felhőkben azonban a jégrészecskék a tulhült vizcseppek rovására folytonosan nőnek és kihullanak a felhőkből. Amíg ez a folyamat tart, a felhőkben nincs egyensúly: a felhő labilis állapotú. E labilis állapot a homogén felhőben nyilván az esőt nem sokkal megelőző időpontban következett be, és az eső megszűnte után véget is ért. Ennek a legtöbb esetben az az oka, hogy a homogén felhőben a tulhült cseppek között jégkristályok jelennek meg. Vajon honnan kerülnek e mohó vendégek a vizcseppek közé? Emlitettük, hogy az emelkedő levegő lehűl, és a benne levő vízgőz az apró kondenzációs magokon kicsapódik. A vízgőz vizcseppek formájában válik ki még negativ hőmérsékleten is. Ahhoz ugyanis, hogy rögtön jégkristályként jelenjék meg a felhőben, olyan szilárd kristálykákra volna szükség, amelyek nagyságra, alakra és a vízgőzt lekötő energetikai tulajdonságaikra nézva- azonosak a jégkristályok felépítésével. Ilyen, úgynevezett izomorf kristályok gyakorlatilag- nincsenek a levegőben. Ezért a vízgőz a számára, könnyebbik utat választja, és vízcsepp formájában jelenik meg még a fagypont alatt is. Kimu- -tatták, hogy a vízgőzből energetikailag csak mínusz 70 C fok alatt képződik könnyebben közvetlenül jég (szublimáció), mint viz (kondenzáció). A vizcseppeket a felhőt létrehozó áramlás tovább emeli a hidegebb légrétegek felé. Emiatt a cseppek egyre hülnek, s egyesek közülük kifagynak. Repülőgépeken végzett mérések kimutatták, hogy a felhők tulhült cseppjei közül a folytatódó lehűlés közben egyre több fagy meg. A felhőkben mínusz 30 C fok alatt már általában csak jégrészecskék vannak. Ellenben mínusz 20 C fokig a cseppeknek csak 90 százaléka, mínusz. 10 C fokig pedig csak mintegy 50 százaléka fagy (Folytatás a 14-ik oldalon) gjiiiiiiiiimiiiiiiiiMiiiimiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiw ..................................mi« IA tudomány JfM világából!
