Zonder wolken geen regen en zonder regen geen boer die zijn land kan verbouwen. Dat is maar een van de talloze voorbeelden waarom wolken belangrijk zijn in ons leven. Een ander belangrijk punt van wolken en waarom een technische universiteit zich bezig houdt met wolken, is het klimaat.
Wolken weerkaatsen zonlicht aan de bovenkant en houden warmte vast aan de onderkant. Over die stralingsinteractie – zonnestraling naar de aarde en uitstraling van warmte – is nog onvoldoende bekend meent de hoogleraar. Zo ook over de functie van stofdeeltjes, aerosolen, in de lucht.
Een wolk is een verzameling uiterst kleine waterdruppeltjes, ijskristallen of een mengsel van beide. Wolken veranderen voortdurend onder invloed van luchtstromingen en natuurkundige processen.
Wolken zijn niets anders dan waterdruppeltjes in de lucht. De lucht zit altijd vol met waterdamp maar die damp zie je normaal gesproken niet. Behalve als lucht erg afkoelt dan verandert de waterdamp in druppeltjes en die kan je zien. Als je in de winter buiten bent adem je soms wolkjes uit.
De aangroeiende ijskristallen kunnen daarna in verschillende vormen als neerslag – regen, sneeuw, hagel of ijsregen – naar beneden komen. Als de neerslag in de wolk als sneeuw begint, dan kan dit op weg naar beneden weer smelten om als regen neer te komen.
Door de wrijving met de lucht blijven de vallende kleine druppeltjes als het ware drijven op de luchtlaag. Als de kleine druppeltjes groter en zwaarder worden kunnen ze de wrijvingskracht van de lucht overwinnen.
Als de temperatuur boven de 0 graden is, dan bestaat de wolk uit waterdruppeltjes. Als de temperatuur onder de 0 graden is, dan bestaat de wolk uit onderkoelde waterdruppeltjes en ijskristalletjes. Als de temperatuur onder de -40 graden komt, dan bestaat de wolk alleen nog maar uit ijskristalletjes.
Het voelt vochtig aan, maar het is niet zacht om aan te raken. Wel is het water (kokend) heet en daarom moet je niet proberen om het aan te raken. Wolken daarentegen zijn koud en op een mistige dag kan je gerust proberen om de wolken aan te raken. Je loopt dan letterlijk met je hoofd in de wolken.
Het teveel aan waterdamp in de lucht condenseert: er ontstaan wolken. 's Avonds stopt de zon met de aarde te verwarmen. De opgaande luchtstromingen vallen stil, er komen zelfs dalende luchtbewegingen, de wind luwt. De wolken komen opnieuw in warmere lucht terecht en lossen helemaal op.
Bevriezen van waterdamp in een wolk gebeurt als er vrieskernen aanwezig zijn. Zijn er geen vrieskernen dan blijft de waterdamp onderkoeld tot een temperatuur die lager is dan -36 0C want dan ontstaan er ijskristallen. Onderkoeld water is water, kouder dan 0 °C , dat nog niet bevroren is.
Siebesma: “Een cumuluswolk bevat gemiddeld één gram water per m3. Als we voor het gemak een wolk van één km3 nemen – dat is één km lang, breed en hoog – betekent het dat er in een bloemkoolwolk al snel een miljoen kilogram water zit.” Omgerekend zijn dat zo'n 200 olifanten.
Grote witte oppervlakten op aarde reflecteren zonlicht terug de ruimte in. Denk bijvoorbeeld aan grote ijsmassa's of witte wolken. Dit heet het albedo effect. Als er meer witte wolken zouden zijn, zou er meer licht en warmte worden weerkaatst en zou de aarde minder snel opwarmen.
Omdat koude lucht minder ruimte inneemt dan warme, condenseert waterdamp tot piepkleine watermoleculen die zich vasthechten aan zogeheten condensatiekernen (grotere deeltjes in de lucht zoals stof, zout en as), waarna ze druppels vormen. Zo ontstaan wolken.
Een druppel van 1,5 millimeter doorsnee haalt ongeveer zeven meter per seconde, een van twee millimeter valt met negen meter per seconde. Laten we daarvan uitgaan. Als zo'n druppel uit een gemiddelde regenwolk op tien kilometer hoogte valt, is hij na 18 minuten en 31 seconden beneden.
De meeste wolken gaan heel hard. Soms wel 300 kilometer per uur. Terwijl het lijkt alsof ze stilstaan. Dat komt doordat ze zo hoog in de lucht hangen, je ziet gewoon niet hoe hard ze gaan.
Een gemiddelde wolk met een lengte en diepte van 2 kilometer en een hoogte van 200 meter weegt maar liefs 500 miljoen gram. Dat is net zo zwaar als driehonderd auto's, volgens de wetenschappers. Wat er dus licht uitziet en boven ons hoofd zweeft is eigenlijk bijzonder zwaar.
Licht van een kleinere golflengte wordt beter verstrooid dan licht van een langere golflengte. Het blauwe licht wordt dus het best verstrooid, groen al wat minder, en rood het minst van allemaal. Het resultaat: de hemel kleurt hemelsblauw.
De wind zorgt ervoor dat het wolkendek zich over de hele aarde heen beweegt. Wanneer deze wolken terecht komen in een lagedrukgebied, een luchtstroom met een neerwaartse beweging, koelt de vochtige lucht nog verder af en ontstaan regendruppels en valt er neerslag.
tot ca. 35.000 en 20.000 voet (10 en 6 km). De wolk bestaat, behalve in de tropen, uit water, onderkoeld water en ijskristallen. De temperatuur van de top ligt meestal tussen de -20 en -40 graden.
Het kan ook zijn, vooral na een lange vorstperiode, dat de regen valt op een bevroren ondergrond. De regendruppels zullen dan bevriezen en we spreken dan van aanvriezende regen. Nu kan het ook gebeuren dat er zich op enige hoogte een warmere luchtlaag bevindt, maar dat het dichter bij de grond opnieuw vriest.
Een wolk die stil hangt, is daarbij in feite een wolk die steeds op dezelfde plek ontstaat en stroomafwaarts steeds op dezelfde plek ook weer oplost. dit oplevert. Maar echt stilstaan doet zo'n wolk dus niet. Als je een filmpje zou maken van die dag van die 'ene' wolk dan is dat waarschijnlijk ook goed te zien.
De lage wolken, zoals stapelwolken die meestal de vorm van een bloemkool hebben, kunnen al ontstaan op een paar honderd meter hoogte.Wanneer deze wolken tot buien uitgroeien kunnen ze zelfs hoogten boven 10 kilometer bereiken.
Als de temperatuur van de wolk en van de lucht daaronder boven nul is, bestaat de wolk geheel uit water. Indien de wolk dik genoeg is, doet het coalescentieproces de waterdruppeltjes in horizontaal uitgestrekte bewolking aangroeien tot ze groot en zwaar genoeg zijn om uit de wolk naar beneden te vallen.