Mraky mohou vypadat jako velké, načechrané marshmallows na obloze, ale ve skutečnosti jsou to viditelné sbírky malých kapičky vody (nebo ledové krystaly, pokud je dost chladno), které žijí vysoko v atmosféře nad Zemí povrch. Zde diskutujeme o vědě o oblacích: jak se tvoří, pohybují se a mění barvu.
Formace
Mraky se tvoří, když z povrchu stoupá do atmosféry vzduch. Jak balík stoupá, prochází nižší a nižší úrovní tlaku (tlak se s výškou snižuje). Připomeňme si, že vzduch má tendenci se pohybovat z oblastí s vyšším tlakem do nižších tlaků, takže zásilka putuje do oblastí s nižším tlakem, vzduch uvnitř se tlačí směrem ven a způsobuje její expanzi. Tato expanze využívá tepelnou energii, a proto ochlazuje vzduchový balíček. Čím dále se pohybuje, tím více ochlazuje. Když se jeho teplota ochladí na teplotu rosného bodu, vodní pára uvnitř zásilky kondenzuje do kapiček tekuté vody. Tyto kapičky se pak shromažďují na povrchu prachu, pylu, kouře, nečistot a částic mořské soli jádra. (Tato jádra jsou hygroskopická, což znamená, že přitahují molekuly vody.) V tomto bodě - když se vodní pára kondenzuje a usazuje se na kondenzačních jádrech - se tvoří mraky a jsou viditelné.
Tvar
Už jste někdy pozorovali mrak dostatečně dlouho, aby viděl, jak se rozšiřuje směrem ven, nebo se na okamžik odvrátil a zjistil, že když se ohlédnete zpět, jeho tvar se změnil? Pokud ano, budete rádi, když víte, že to není vaše představivost. Tvary mraků se díky procesům kondenzace a odpařování neustále mění.
Po vytvoření mraku se kondenzace nezastaví. Z tohoto důvodu si někdy všimneme, že se mraky rozpínají na sousední oblohu. Ale jak proudy teplého a vlhkého vzduchu stále stoupají a přivádějí kondenzaci, suchý vzduch z okolního prostředí nakonec infiltruje vznášející se sloupec vzduchu v procesu zvaném strhávání. Když je tento suchý vzduch zaveden do těla mraku, odpařuje se kapičky mraku a způsobuje rozptylování částí mraku.
Hnutí
Mraky začínají vysoko v atmosféře, protože tam vznikají, ale díky drobným částicím, které obsahují, zůstávají zavěšeny.
Kapky vody v mraku nebo ledové krystaly jsou velmi malé, menší než a mikron (to je méně než miliontina metru). Z tohoto důvodu reagují velmi pomalu gravitace. Chcete-li si tento koncept představit, zvažte skálu a peří. Gravitace postihuje každého, ale skála rychle klesá, zatímco peří se díky své nižší hmotnosti postupně unáší k zemi. Nyní porovnejte peří a jednotlivé částice kapiček mraku; částice bude trvat ještě déle než peří, které padne, a kvůli malé velikosti částice ji zachová nejmenší pohyb vzduchu. Protože to platí pro každou kapku cloudu, platí pro celý cloud samotný.
Mraky cestují s vyšší úrovní větry. Pohybují se stejnou rychlostí a stejným směrem jako převládající vítr na úrovni oblaku (nízký, střední nebo vysoký).
Mraky na vysoké úrovni patří k nejrychleji se pohybujícím, protože se tvoří v blízkosti vrcholu troposféry a jsou tlačeny proudem paprsků.
Barva
Barva mraku je určena světlem, které dostává od Slunce. (Připomeňme, že Slunce vyzařuje bílé světlo; toto bílé světlo je tvořeno všemi barvami ve viditelném spektru: červená, oranžová, žlutá, zelená, modrá, indigo, fialová; a že každá barva ve viditelném spektru představuje elektromagnetickou vlnu jiné délky.)
Proces funguje takto: Jak sluneční paprsky procházejí atmosférou a mraky, setkávají se s jednotlivými kapičkami vody, které tvoří mrak. Protože kapičky vody mají podobnou velikost jako vlnová délka slunečního světla, kapičky rozptylují sluneční světlo v typu rozptylu známém jako Mie rozptyl ve kterém Všechno vlnové délky světla jsou rozptýleny. Protože jsou všechny vlnové délky rozptýleny a všechny barvy ve spektru tvoří bílé světlo, vidíme bílé mraky.
V případě silnějších mraků, jako jsou vrstvy, prochází sluneční světlo, ale je blokováno. To dává oblaku šedivý vzhled.