Farebný dážď

Odpoveď na otázku, kde a ako vzniká dážď, sa zdá byť jednoduchá: predsa v oblakoch z oblakov. No iste každý vie, že neprší z každého oblaku. Prečo je to tak?

Už vieme, že oblaky vznikajú kondenzáciou vodnej pary, ktorá sa dostala do ovzdušia odparovaním z povrchu zeme. Zohriaty vlhký vzduch stúpa nahor, pretože má menšiu hustotu než vzduch nad ním. S rastúcou výškou klesá jeho tlak, a keďže obvykle ide o veľké masy vzdušnej hmoty, tak sa rozpína a pritom ochladzuje. Po ochladení na teplotu rosného bodu sa začnú vo vzduchu vytvárať drobné kvapôčky vody, ktoré tvoria oblak. Ich priemer je bežne asi 20 μm, čo je v porovnaní s typickou dažďovou kvapkou rozmer asi stokrát menší.
Kvapky v oblakoch pritom vznikajú najmä na tzv. kondenzačných jadrách, ktoré sú obyčajne tvorené nečistotami nachádzajúcimi sa vo vzduchu. To, aké veľké kvapky sa v oblaku vytvoria, záleží na mnohých faktoroch ako teplota, tlak či vietor. Máme teda aj oblaky, kde sú kvapky vnútri veľmi malé a vietor, prúdenie vzduchu, ich udržiava v oblaku. Prípadne sú také malé, že sa pred dopadom na zem jednoducho odparia.
Doma si môžeme simulovať dážď pomocou dvoch experimentov. V nich si môžeme všimnúť, že väčšie kvapky vypadnú z oblakov skôr.

S olejom

Pomôcky: pohár, voda, kuchynský olej, tekuté potravinárske farbivá, lyžička, malý pohár
Postup: Do veľkého pohára nalejeme vodu, približne 2 cm pod horný okraj. Do malého pohára nalejeme asi 0,5 dl oleja. Do oleja nakvapkáme farbivo, ktoré sa na dne oleja formuje do väčších guličiek. Lyžičkou olej zamiešame, čím rozbijeme guličky farbiva na menšie guličky. Takto namiešaný olej nalejeme opatrne do veľkého pohára s vodou.
Pozorovanie: Olej sa ustáli na povrchu vody, guličky farbiva budú klesať ku dnu oleja, teda na rozhranie vody a oleja. Keďže farbivo je rozpustné vo vode, okamžite sa pri dotyku s vodou rozptýli a bude klesať ku dnu. Môžeme si všimnúť, že ak sme do oleja zamiešali červenú, modrú a zelenú farbu, takéto farby budú padať do vody a až vo vode sa farby začnú miešať.
Vysvetlenie: Potravinárske farbivo je zmiešané s vodou, a preto sa s olejom nezmiešava a tvorí v ňom guličky. Miešaním vieme tieto guličky rozbiť na veľmi malé. Keby sme ich nechali chvíľu postáť, znova by sa spojili do väčších. To, že každá gulička farbiva je obalená olejovou vrstvou, nám zabezpečí, že sa jednotlivé farby nepremiešajú. Keď olejový obal farebných guličiek pri kontakte s vodou praskne, uvoľní sa farbivo do vody a rozptýli sa v nej. Keďže farbivo je hustejšie než voda, bude tak robiť počas pádu na dno pohára.

S penou na holenie

Pomôcky: pohár, voda, pena na holenie (nie gél), tekuté potravinárske farbivo
Postup: Do troch štvrtín pohára nalejeme vodu. Na vodu nastriekame penu na holenie. Na penu nakvapkáme farebné kvapky farbiva. Potrebujeme tekuté farbivo a nemalo by byť gélové. V prípade, že máme k dispozícii práškové alebo gélové farbivo, zriedime ho v malom pomere s vodou a pomocou lyžičky či slamky nakvapkáme na povrch peny na holenie.
Pozorovanie: Oblak kvapky chvíľu udrží, ale neskôr ich začne prepúšťať do pohára, kde nám budú vytvárať farebný dážď.
Vysvetlenie: Pena je plná vzduchových bublín, preto sa drží na hladine vody v pohári. V podstate tvorí akúsi špongiu s veľkým množstvom cestičiek smerom k vodnej hladine. Preto keď nakvapkáme farbivo na jej povrch, chvíľu trvá, kým sa dostane až k vode, kde sa vo forme malých kvapiek uvoľňuje a rozptyľuje. Keďže farbivo je hustejšie než voda, bude tak robiť počas pádu na dno pohára.

PaedDr. Soňa Gažáková, PhD.
Foto a video Stanislav Griguš
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky
Univerzita Komenského v Bratislave
Svoje realizácie experimentov môžete posielať na adresu: sona.gazakova@fmph.uniba.sk.

Tento článok si môžete prečítať v časopise Quark 3/2022. Ak ešte nie ste našou predplatiteľkou/naším predplatiteľom a chcete mať prístup k exkluzívnemu obsahu, objednajte si predplatné podľa vášho výberu tu.

Komentáre