Wie Wolken entstehen

Kumuluswolken, die häufigste Art Wolke, beginnen sich zu bilden, wenn Energie von der Sonne Wasser auf der Erdoberfläche – in den Ozeanen, Seen und Flüssen – erreicht. Diese Sonnenenergie bricht die Bindungen, die die flüssigen Wassermoleküle zusammenhält, auf. Wenn die Wassermoleküle nicht mehr durch die Bindungen zusammengehalten werden, wird das flüssige Wasser zu einem Gas – das Wasser verdunstet. Das Gas heißt Wasserdampf. Die mit Wasserdampf gefüllte warme Luft beginnt aufzusteigen… aber warum?

Wenn Luft erhitzt wird, die Moleküle, aus denen die Luft besteht, wackeln und schwirren schneller herum. Sie breiten sich aus. Wenn eine Luftmasse mehr Raum einnimmt, hat sie eine geringere Dichte. Und wenn ein Gas mit geringerer Dichte von einem Gas mit höherer Dichte umgeben ist – in diesem Fall kühlere Luft – steigt das Gas mit geringerer Dichte auf. Wasserdampfhaltige Luft, feuchte Luft, steigt ebenfalls auf.

Die Moleküle, aus denen Wasser besteht enthalten zwei Wasserstoff- und ein Sauerstoffatom. Sie sind leichter als die Moleküle, aus denen Luft besteht, das Moleküle aus zwei Stickstoff- oder zwei Sauerstoffatomen enthält. Warme, feuchte Luft steigt also noch schneller auf als warme, trockene Luft. Wenn die erwärmte, feuchte Lufttasche aufsteigt, umgibt sie kühlere Luft und sinkt darunter ab. Die kühlere Luft drückt die Tasche ab und schiebt sie in die Höhe, wie ein unsichtbarer Heißluftballon.

In der Tat, je mehr Wasserdampf sich in einer Luftblase sammelt, bevor sie abhebt, desto leichter wird sie. Wenn die Lufttasche aufsteigt, kühlt sie langsam ab. Die Wasserdampfmoleküle oben in der Tasche verwandeln sich wieder in winzige Tröpfchen flüssigen Wassers – sie kondensieren. Diese in der Luft schwebenden Wassertröpfchen sehen aus wie … Du hast es erraten, eine Wolke! Während der Rest der Lufttasche aufsteigt, kühlt sie ebenfalls ab und kondensiert.

Deshalb sehen wir Wolken mit flachem Boden, die scheinbar aus dem Nichts nach oben wachsen. Während der Kondensationsprozess weitergeht, geben die Wassermoleküle die aufgenommene Sonnenenergie wieder ab, wenn sie verdunsten. Diese Energie erwärmt die Luft, die die neu gebildete Wolke umgibt. Und weil heiße Luft aufsteigt, drückt sie die ganze Wolke nach oben. Wir nennen dies Auftrieb.

Wenn die Wolke aufsteigt, steigt mehr erwärmte Luft darunter auf, kühlt ab und kondensiert, wodurch die Wolke wächst. Die Wolke wird größer und größer… und schwerer und schwerer. Das Gewicht der Wolke führt schließlich dazu, dass die auf sie wirkende Schwerkraft größer ist als die Auftriebskraft. Die Wassertröpfchen der Wolke fallen zurück auf die Erdoberfläche ...