Chmura to nic innego jak ogromna liczba maleńkich kropelek wody lub kryształków lodu, które unoszą się w powietrzu. Choć sama woda jest przezroczysta, chmury wyglądają na białe, a przed deszczem często ciemnieją do szarości. Za oba zjawiska odpowiada światło i sposób, w jaki zachowuje się wewnątrz chmury.
Z czego zbudowana jest chmura
Chmura powstaje, gdy wilgotne powietrze unosi się do góry i stygnie. Para wodna skrapla się wtedy na drobinkach pyłu czy soli, tworząc kropelki o średnicy zazwyczaj rzędu kilku–kilkunastu mikrometrów, czyli setnych części milimetra. Są one tak lekkie, że przez długi czas unoszą się w powietrzu, zamiast spadać.
W wyższych, mroźnych warstwach atmosfery chmury składają się głównie z kryształków lodu. Dla koloru ma to niewielkie znaczenie, bo i lód, i woda rozpraszają światło w podobny sposób.
Jak światło rozprasza się w kropelkach
Światło słoneczne jest mieszaniną wszystkich barw tęczy. Gdy wpada do chmury, trafia na niezliczone kropelki. Na każdej z nich część światła odbija się, załamuje i zmienia kierunek. Taki proces nazywamy rozpraszaniem.
Kluczowa jest tu wielkość kropelek. Są one znacznie większe od długości fali światła widzialnego, dlatego rozpraszają wszystkie barwy mniej więcej jednakowo. To odróżnia chmury od czystego nieba: cząsteczki powietrza są bardzo małe i silniej rozpraszają światło niebieskie, więc niebo jest błękitne. W chmurze nie ma takiej przewagi jednej barwy.
Skoro rozproszone zostają wszystkie kolory w podobnych proporcjach, ich mieszanina daje w oczach obserwatora światło białe. Chmura nie jest więc „pomalowana” na biało – po prostu odrzuca w naszą stronę niezmienione, pomieszane światło Słońca.
Dlaczego chmury bywają szare
Szarość to kwestia ilości światła, a nie jego barwy. Szary kolor to w gruncie rzeczy przyćmiona biel. Na to, jak ciemna wydaje się chmura, wpływa kilka czynników:
- Grubość chmury. Im jest grubsza, tym mniej światła przechodzi przez nią na wylot. Światło wielokrotnie się rozprasza, część wraca w górę, a część jest pochłaniana. Do dołu dociera go niewiele, więc spód chmury wygląda ciemniej.
- Gęstość kropelek. W chmurach deszczowych jest dużo wody, a kropelki bywają większe. Taka chmura przepuszcza mało światła.
- Położenie Słońca i obserwatora. Patrząc na chmurę od strony, z której jest oświetlona, widzimy ją jasną. Patrząc od spodu, gdy Słońce jest za nią, widzimy cień.
- Cień sąsiednich chmur. Jedna chmura może przysłaniać drugą, co dodatkowo zwiększa kontrast.
Dlatego ciężkie chmury burzowe, które są bardzo grube, często wyglądają niemal granatowo lub grafitowo, choć od góry, nad nimi, są nadal olśniewająco białe. Można to zobaczyć z okna samolotu.
Chmury o innych barwach
Czasem chmury przybierają barwy żółte, pomarańczowe czy różowe. Dzieje się tak zwykle o wschodzie i zachodzie Słońca. Światło musi wtedy przebyć w atmosferze długą drogę, a jego niebieska część zostaje po drodze rozproszona. Do chmur dociera światło bogatsze w czerwień i pomarańcz, więc to właśnie te barwy odbijają.
Zielonkawy lub żółtawy odcień ciemnych chmur bywa kojarzony z intensywnymi zjawiskami burzowymi, ale nie warto traktować go jako pewnej prognozy. Jeśli obawiasz się niebezpiecznej pogody, korzystaj z oficjalnych ostrzeżeń meteorologicznych.
Jak samemu zaobserwować to zjawisko
Nie potrzebujesz żadnego sprzętu, wystarczy trochę uwagi:
- Obserwuj niewielkie, cienkie obłoki w słoneczny dzień – będą bardzo jasne, a ich brzegi niemal przezroczyste.
- Porównaj je z grubymi chmurami kłębiastymi, które mają ciemniejsze podstawy.
- Zwróć uwagę na kolor chmur o zachodzie Słońca i porównaj z tymi w południe.
- Przy okazji podróży samolotem spójrz na chmury z góry i z boku, by zobaczyć, jak zmienia się ich jasność.
Podobny efekt zaobserwujesz na co dzień: piana, śnieg czy mleko też są białe, mimo że ich składniki są przezroczyste lub bezbarwne. Wszędzie tam światło rozprasza się wielokrotnie na drobnych elementach, a my widzimy je jako biel.
Jeśli więc następnym razem zobaczysz szarą chmurę, pamiętaj, że to nie inny kolor, lecz mniej światła. A biel nad głową to po prostu zwykłe światło słoneczne, rozproszone przez miliardy kropelek.
