Czy będziemy mogli regulować pogodę?
KONDENSACJA PARY WODNEJ
Jeśli powietrze rozpocznie się z jakiejkolwiek przyczyny oziębiać, wówczas prędzej czy później zostanie ono nasycone parą wodną, po czym nadmiar będzie się kondensować w postaci chmur, mgieł, osadów (tj. rosy, szronu itp.). Na przykład jeśli 1 m3 powietrza o temperaturze + 20°C, zawierający w sobie 15 gramów pary wodnej (88°/o), oziębi się do temperatury 0°C, wówczas będzie on mógł zawierać jedynie około 5 g pary wodnej; z pozostałych 10 g wytworzy się jedna z form kondensacyjnych. Widzimy zatem, że przyczyną kondensacji pary wodnej jest oziębienie się powietrza.
CHMURY KŁĘBIASTE
Powietrze wznosi się, oziębia i wreszcie na tle błękitu nieba ukazuje się biała płachta obłoku. Kto zwykł spoglądać na chmury, ten na pewno zwrócił uwagę, że często, — szczególnie w lecie — białe spiętrzone cumulusy pną się ku górze na tysiące metrów, rozrastają w potężne, srebrzyste wieże, baszty, a jednak ani kropla deszczu nie spadnie z nich na zeschniętą glebę. Innym razem ich biała plama zaczyna ciemnieć i w szybkim tempie srebrzyste, przyjaźnie na nas spoglądające obłoki, zamieniają się w ciemno – sine chmury, ziejące grubokroplistym deszczem, krupkami a nawet gradem. Aby zrozumieć w czym tkwi przyczyna tych pozornie niezrozumiałych kaprysów, przypatrzmy się życiu chmur. Zwróćmy w tym celu uwagę na chmury typu kłębiastego: kłębiaste cumulusy — oraz kłębiasto-opadowe (cumulonimbusy, gdyż oba te rodzaje, występujące w postaci odosobnionych jednostek, najlepiej nadają się do obserwowania poszczególnych faz rozwojowych.
Zauważmy przede wszystkim, że chmury te w pierwszym stadium rozwoju składają się z miliardowych rzesz niesłychanie drobnych kropelek, których średnica waha się od dziesięciotysięcznych milimetra do setnych części mm. Gdyby owe kropeleczki nawet opuściły chmurę, to i tak nie dosięgłyby ziemi, gdyż wyparowałyby po drodze. Według F. Findenseina kropelki o średnicy 0,02 mm, przy opadaniu poprzez powietrze o wilgotności względnej równej 90% (a więc dużej), wyparowują już po przebyciu 0,01 cm; kropelki o średnicy 0,2 mm zanikają po przebyciu 3 metrów, a dopiero krople o wymiarze 0,5 mm wyparowują po przebyciu 2000 metrów. Aby więc kropla mogła dosięgnąć ziemi musi być dostatecznie duża. Jeśli w chmurze nie ma warunków sprzyjających powstawaniu kropel o większych średnicach, wówczas nie może z niej wystąpić opad, choćby najpotężniejszych nawet dosięgła rozmiarów.
FORMOWANIE SIĘ OPADÓW
Różnie starano się wyjaśnić przyczyny, powodujące wzrost rozmiaru kropelek ob-łocznych. Wszystkie te tłumaczenia były jednak niezadawalające lub wręcz błędne. Dopiero w roku 1933, Tor Bergeron, zwrócił uwagę, że opady występują w zasadzie (po za stosunkowo nielicznymi wyjątkami) z tych chmur, które posiadają budowę mieszaną, to jest zawierającą w swym wnętrzu zarówno kryształki lodu, jak i kropelki wody przechłodzonej. Chmury złożone z samych kryształków lodu, czy też jedynie z kropelek wody, albo nie dają wcale opadów lub też występują one z nich w postaci anemicznej, niedorozwiniętej.
W chmurach mieszanych kryształki lodu rosną szybko kosztem otaczających je kropelek wody, gdyż prężność pary wodnej ponad lodem jest mniejsza aniżeli prężność pary wodnej ponad przechłodzonymi kropelkami wody, zatem następuje dyfuzyjny przepływ pary wodnej od większej prężności ku mniejszej. Kryształki lodu przybierają gwałtownie na ciężarze i jako takie zaczynają opadać ku dołowi i w zależności od pory roku dosięgają ziemi w postaci śniegu, krupy, gradu, lub tają po drodze na krople deszczowe. Ponieważ w atmosferze para wodna, nawet i w temperaturach niższych od zera stopni, na ogół skrapla się, a nie zestala, dlatego chmury dopiero wówczas przeistaczają się w opadowe, kiedy osiągną poziom, powyżej którego znajdują się w powietrzu dostateczne ilości kryształków lodowych zdolnych je „zapłodnić“. Poziom ten zwany jest: granicą zarodników lodowych. Powyżej niego „pływają“ w powietrzu drobne, niedostrzegalne bezpośrednio, kryształki lodowe, będące bądź produktami powolnej sublimacji, bądź resztkami chmur wysokich (cirrus), które jak wiadomo składają się wyłącznie z kryształków lodowych. W lecie granica zarodników lodowych przebiega ponad Europą na wysokości 5 — 6 km (a więc powyżej izotermy — 10° — 20°C), a zimą schodzi przy bardzo silnych mrozach nawet i do powierzchni ziemi. Wydaje się nam wówczas — a dzieje się to tylko przy pięknej, bezchmurnej pogodzie — że powietrze się skrzy, że błyska w nim ledwo dostrzegalny pył diamentowy.
Moment, w którym igiełki lodowe rozgaszczają się w chmurach kłębiastych, możemy zaobserwować wzrokowo, gdyż ostro i wyraźnie zaznaczone wierzchołki chmur kłębiastych, zaczynają się rozmazywać, przyjmując przy tym często kształt pióropusza, kowadła, grzyba.
Wynikałoby z powyższego, że w lecie trudniej jest chmurze wytworzyć opad, aniżeli w zimie. Istotnie, w porze letniej można często zaobserwować spiętrzone na kilka kilometrów cumulusy, o nieskazitelnej białości, z których nie opada ani kropla deszczu, które nie skalają swej bieli stalowo sinymi plamami, będącymi widomymi oznakami przetwarzania się mikroskopijnych elementów chmury w większe ziarna opadowe. W zimie natomiast spostrzeżemy, że śnieg pruszy nieraz nawet i ze strzępków chmur. Inna sprawa, że jeżeli w lecie dojdzie do uformowania opadu, to jest on obfity, ale jest to zasługą dużej zawartości pary wodnej w upalnym powietrzu.