Flyvidenskab for begyndere del 3 - Oven over skyerne

På et eller andet tidspunkt under flyveturen kommer du sikkert igennem skyer. Inde fra flyet vil det se ud, som om det er tåget udenfor, men snart vil du komme op over skyerne og få et forbløffende landskab af skyer at se omkring dig. Om dagen, oppe over skyerne, skinner solen altid og himlen er altid blå. Under dig kan der godt ligge et kruset tæppe af skyer, som udgør et majestætisk syn, som strækker sig ud mod horisonten.
Der findes et antal forskellige skytyper, som du måske vil lægge mærke til, mens du passerer dem og flyver oven over dem, men inden vi går i detaljer med dem, er vi nødt til at finde ud af, hvad en sky egentlig er. Der er altid vanddamp i luften. Vi har det med at betragte den dampstråle, som kommer ud af en kedel som vanddamp, men det er misvisende. Vanddamp er en usynlig gas. Det er vand i form af gas, ligesom is er vandets faste form. Det, vi betragter som damp, er vanddamp, der er kondenseret tilbage til en væske og former små bitte dråber i luften.
Vi ved, at vand koger ved et hundrede grader celsius, så det virker måske underligt, at der altid er vanddamp i luften, selv ved stuetemperatur. Forestil dig blot havet som verdens hovedkilde til vanddamp ved normal temperatur. Det, vi mener med temperatur, er et mål for molekylernes hastighed i et stof. Jo hurtigere molekylerne bevæger sig, desto højere er temperaturen. Men temperatur er en statistisk størrelse. Den fortæller os ikke, at alle molekyler bevæger sig ved den hastighed, man ville forvente af denne temperatur, men snarere at deres hastighed gennemsnitligt ligger på et niveau, der svarer til temperaturen.
I praksis bevæger nogle molekyler sig meget langsommere og andre meget hurtigere end gennemsnittet. Sammenlignet med vandmolekylerne under overfladen har molekylerne, som bevæger sig i høj hastighed ved havets overflade, en bedre chance for at bevæge sig videre, inden de rammer et andet molekyle. Nogle vil bevæge sig så hurtigt, at de kan slippe væk fra de andre molekylers elektromagnetiske tiltrækning og bevæge sig bort fra havet og op i atmosfæren. Hvis alle molekylerne i havet bevægede sig så hurtigt, ville det koge. Faktum er, at havet hele tiden mister molekyler, som fordamper, hvilket over den store overflade, som alle havene udgør, bliver til en hel del vanddamp.
Vandmolekyler stiger altså op som damp hele tiden. Samtidig drypper vandmolekyler fra luften ned i havet igen. Under hvilke som helst betingelser er der en ligevægt mellem vand, der fordamper, og vand, der kondenserer til flydende form igen. Mængden af vanddamp i luften måles som luftfugtighed.
Nogle af vandmolekylerne vil klumpe sig sammen i luften og blive til små dråber væske – eller højere oppe, hvor det er koldere, småbitte iskrystaller. Disse dråber kan dannes på grund af en temperaturændring, men processen er ofte igangsat af partikler i luften såsom støv, røg eller pollen. Det samme gælder bakterier – der er millioner af bakterier i luften, som lader til at være ansvarlige for at producere en masse af denne vandkondensering. De svævende vanddråber danner en sky ligesom de dråber, som du ser komme ud af en kogende kedel.
Et oplagt spørgsmål, som sjældent besvares, er, hvorfor skyer ikke falder ud af himlen. Vand er trods alt tungere end luft. Hvis man spilder et glas vand, svæver det ikke rundt i luften. Vand falder selvfølgelig ned fra himlen som regn, men hvorfor drypper skyerne ikke ud af himlen og lander som vandpytter på jorden?
Det overraskende svar er, at skyer faktisk daler. Der er ikke noget magisk ved dem – de er som alt andet nødt til at reagere på tyngdekraften. Men de daler meget, meget langsomt. Det er, fordi vanddråberne er så latterligt små – så små som en milliontedel af en meter i diameter. Noget af den størrelse opfører sig ikke, som vi forventer. Selv om dråberne udsættes for nøjagtig de samme kræfter som synlige dråber vand, ændrer disse kræfters forholdsmæssige indvirken sig.
Tyngdekraften, som afhænger af dråbens masse, bliver mindre og mindre. Samtidig har luftmodstanden større indvirkning på et legeme, jo mindre det er. Eftersom dråberne størrelsesmæssigt er meget tættere på et luftmolekyle, end en regndråbe er, kastes de meget mere omkring af luftens konstante påvirkning. For en dråbe vand i en sky er luften, som en meget tyk sirup ville være for en lille bitte metalkugle. Det ville tage en af vores små bitte dråber over et år blot at falde en meter. I praksis bliver skyer ikke hængende længe nok, til at vi ser dem falde.
Skyer kan have en hel række farver. De er oftest hvide, fordi de reflekterer en masse lys, men på en sløret måde ligesom is, ikke på en direkte måde som et skinnende metal. Tyndere skyer kan fange himlens farver, især omkring solnedgang eller solopgang, hvor røde skyer er almindeligt forekommende. Andre er betydeligt mørkere fra grå nuancer over i nogle, der går over i det sorte.
I praksis bliver de aldrig mørkere end grå, men vores kombination af øjne og hjerne kan få dem til at virke mørkere, end de egentlig er. Det er samme effekt, der gør sig gældende, når du ser på et billede af nattehimlen eller det ydre rum på dit fjernsyn. De ser sorte ud – men din skærm kan ikke blive sortere, end den er, når fjernsynet er slukket, og det er mørkegråt. Din hjerne narrer dig til at tro, at skærmen er sort.
Skyerne bliver mørkere, når dråberne i skyen forbinder sig med hinanden og skaber større dråber. Det betyder, at lyset i mindre grad reflekteres fra overfladen, og nogle farver absorberes, hvilket giver en mørkere farve. Det er derfor, vi forbinder mørke skyer med uvejr, fordi dråberne der er akkumulerede og forbundet til større dråber, inden de kan falde ned som regn.

Flyvidenskab
Flyvidenskab for begyndere er titlen på en bog, som netop er udkommet i Danmark. I La Danesa bringes uddrag fra bogen, der fortæller om, hvad der foregår før, under og efter flyrejsen.

1) Overtroens videnskab
2) Vand, vand alle vegne
3) Oven over skyerne
4) Turbulens i kabinen