Hoe wolken ontstaan

Een cumuluswolk bevat ongeveer een halve gram water per kubieke meter, dus een wolk van 1 km aan elke kant draagt ongeveer 500 ton.

Een wolk is vloeibaar water en ijs, geen damp

Het is makkelijk een wolk voor te stellen als een plek stoom, maar waterdamp is een onzichtbaar gas. Je ziet een wolk omdat hij uit miljarden kleine vloeibare druppeltjes of ijskristallen bestaat die zonlicht verstrooien. Elke druppel ontstond toen damp condenseerde op een stofje, zout of rook, een condensatiekern van wolken. Of een deeltje tot wolkendruppel wordt geactiveerd, hangt af van grootte, samenstelling en oververzadiging van de lucht, niet van een universele minimumstraal.

Om damp te laten condenseren moet de lucht afkoelen tot haar dauwpunt, de temperatuur waarbij ze verzadigd is. Vlak bij de grond kan dat op een heldere, windstille nacht gebeuren, wat dauw en mist geeft. Hoog in de lucht gebeurt het bijna altijd doordat lucht wordt opgetild. Stijgende lucht zet uit doordat de druk eromheen daalt, en uitzetten koelt haar af. NOAA noemt voor onverzadigde lucht een afkoeling van 9.8 °C per kilometer.

Vier manieren om lucht op te tillen

Zonneschijn verwarmt de grond ongelijkmatig, en bellen warme lucht stijgen op van de warmste plekken, zoals klodders in een lavalamp. Dit is convectie, en zo ontstaan cumuluswolken op zomermiddagen. Wind die tegen een bergketen waait, wordt de helling opgedwongen; dat geeft wolken die toppen en kammen bedekken, en de regen aan de loefzijde. Langs een weerfront glijdt warme lucht omhoog over koudere, dichtere lucht en vormen zich brede wolkenvelden. Ten slotte, waar winden vlak bij de grond uit verschillende richtingen samenkomen, kan de lucht nergens heen dan omhoog.

Waarom iets zo zwaars blijft drijven

De USGS rekent het gewicht van een wolk uit. Een gewone cumulus bevat ongeveer 0.5 g water per kubieke meter. Een wolk van 1 km aan elke kant heeft een miljard kubieke meter, dus hij draagt ongeveer 500 000 000 g, oftewel 500 ton, aan druppels. Hij valt niet omdat de druppels over een enorm volume lucht zijn verspreid, en die vochtige lucht is iets minder dicht dan de droge lucht eromheen. Elke druppel valt zo langzaam, volgens de NWS gemiddeld ongeveer 1.3 cm per seconde, dat een zachte opwaartse stroom hem in de lucht houdt. Pas als druppels tot regendruppels groeien, vallen ze eruit.

Wolken veranderen ook voortdurend. Aan de randen, waar ze zich met drogere lucht mengen, verdampen druppels; binnenin, waar de lucht nog stijgt, ontstaan nieuwe. NOAA beschrijft een wolk als een evenwicht tussen condensatie en verdamping, en daarom kan een cumulus binnen twintig minuten groeien, krimpen en verdwijnen terwijl je kijkt.

Je kunt zelf een kleine wolk maken op een koude ochtend. Adem uit, en de warme, vochtige lucht uit je longen mengt zich met de koude lucht buiten, koelt af onder haar dauwpunt en condenseert tot een wit wolkje. Het verdwijnt binnen een seconde of twee doordat het zich met meer droge lucht mengt en de druppels weer verdampen. Een wolk aan de hemel is hetzelfde op veel grotere schaal, in leven gehouden door lucht die blijft stijgen.