Warum schwebt Nebel?

Ich habe diese Frage gelesen: Physikalischer Zustand von Nebel Und sie hat mich neugierig auf die größere Frage gemacht, wie Nebel überhaupt existiert, das heißt, was bewirkt, dass ein Aerosol in der Luft verbleibt?

Es gibt einen Artikel in Scientific American , der versucht, dies zu erklären, aber er enthält Aussagen, die für mich keinen Sinn ergeben, wie " Die Wasser- und Eispartikel in den Wolken, die wir sehen, sind einfach zu klein, um die Auswirkungen der Schwerkraft zu spüren ". Ich dachte, alles spürt die Auswirkungen der Schwerkraft.

Ich habe keinen physikalischen Hintergrund, aber ich verstehe die Grundlagenwissenschaften, also könnte jemand bitte in den Begriffen eines gebildeten Laien erklären, was bewirkt, dass Wassertröpfchen in der Luft schweben, anstatt auf die Erde zu stürzen? Welche Rolle spielen die Eigenschaften der Luft? Was würde passieren, wenn die Luft vollkommen ruhig wäre (kein Wind oder Aufwinde)?

Wenn wir feste Kugeln mit der gleichen Dichte wie Wasser hätten (Verdunstung spielte also keine Rolle) und wir den Luftdruck verringern oder die Zusammensetzung oder Temperatur der Luft ändern würden, wie würde sich dies auf ihre Suspension auswirken?

Dies gilt nicht für die Tröpfchen im Nebel, aber es ist leicht zu glauben, dass feuchte Luft (dh Luft mit gelöstem Wasserdampf) bei gleicher Temperatur und gleichem Druck schwerer als trockene Luft ist, und das stimmt nicht: Wassermoleküle sind leichter als Luft Moleküle, daher ist feuchte Luft leichter als trockene Luft.
Was Sie beobachten, wird als "thermische Inversion" bezeichnet, bei der anstelle der normativen physikalischen Realität, dass man mit zunehmender Höhe kühler und trockener wird, ein "Nebel" eine vorübergehende Änderung in dieser Beziehung ist, woraufhin plötzlich eine Suspension von warmer (er) Luft entsteht Über unserem normativen Boden existiert immer wärmer als Luft. Ziemlich üblich an einer Küste wird diese Situation "abbrennen", wenn die Sonne aufgeht, was das natürliche Gleichgewicht von Land zu Luft von warm zu immer trockener Abkühlung in der Vertikalen wiederherstellt. Ein ähnliches Phänomen sieht man auch bei der Wolkenbildung, die wiederum eine thermische Inver darstellt

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Es gibt also zwei Teile. Erstens will der gasförmige Dampf in der Luft nicht kondensiert werden, es sei denn, er hat die entsprechenden Drücke und Temperaturen um sich herum. Der Boden einer typischen Kumuluswolke ist "flach", weil das Material, das unter diese Oberfläche fällt, wieder verdampft, während das Material, das sich über der Oberfläche befindet, kondensiert. Mit anderen Worten, Wolken sind ein sehr ungleichgewichtiges Phänomen; sie sehen fest und konstant aus, aber es ist sehr ähnlich, wie eine Kerzenflamme fest und konstant aussieht: Insgeheim wissen wir, dass die an der Verbrennung beteiligten Wachsmoleküle immer neue aus dem festen Kerzenkörper sind, und die Kerze nur dann erhalten bleiben kann Körper wird verbraucht. Ebenso sind Wolken immer Teil eines Wärmeübertragungsprozesses von einer wärmeren Region in eine kältere Region.

Das würde jedoch nicht die "geschwollenen" Spitzen dieser Wolken erklären. Um diese zu verstehen, müssen Sie verstehen, dass der Dampf, wenn er zu einem Tropfen kondensiert, seine Wärme an die umgebende Luft abgibt, die sich erwärmt und daher, da heiße Luft aufsteigt, einen Auftrieb spürt und nach oben geht. Es "zieht" das Tröpfchen ein wenig mit sich, und da das Tröpfchen klein ist, hat es ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, und dieses "Ziehen" ist tatsächlich relativ signifikant. Das ist es, was bewirkt, dass die Tröpfchen nach oben fliegen und diese geschwollenen Wolkenoberseiten im Vergleich zu ihren flachen Unterseiten erzeugen.

Ein Nebel ist nur eine Wolke, die sich an der Oberfläche bildet. Die Grundlagen sind nicht so unterschiedlich und erfordern nur, dass der Wind die feuchte Luft in eine andere Richtung als nach oben bläst. Wenn die feuchte Luft in einen kälteren Raum gelangt, selbst wenn sie über die Oberfläche oder einen Berg hinauf weht, bildet sie unter den richtigen Umständen diese tief liegenden Wolken, die die Sicht behindern, die wir Nebel nennen. Auch hier heizen die Tröpfchen bei ihrer Bildung die Umgebungsluft noch ein wenig auf und werden dadurch etwas nach oben gezogen, so dass sie der Schwerkraft zu trotzen scheinen. Anders als in der Atmosphäre gibt es keine Oberfläche, unter der sie wieder verdampfen können, sodass sie schließlich einfach zu Boden fallen: Aus diesem Grund können Sie im Nebel nass werden, da diese Feuchtigkeit Sie auf ihrem Weg trifft runter.

Danke für all das, aber ich interessiere mich nicht wirklich für Wolken an sich. Wolken sind nur kleine Wasserkugeln, also versuche ich, dies auf die Physik einer Kugel mit der Dichte von Wasser in Luft zu reduzieren. Was hält es davon ab, auf die Erde zu fallen?
Das ist, was ich Ihnen sage: Wenn es in einer Wolke ist, wird es daran gehindert, auf die Erde zu fallen, weil es wieder verdampft. Aber wenn es in einem Nebel ist, der nur eine tief liegende Wolke ist, dann fällt es entweder auf die Erde zurück oder es wird an einen wärmeren Ort geblasen. Es gibt nichts, was es daran hindert, auf die Erde zu fallen . Es wird zufällig leicht nach oben gezogen, weil es einen Netto-Luftstrom gibt, und es fällt zufällig mit seiner Endgeschwindigkeit, die sehr gering ist: aber es gibt nichts anderes, was es daran hindert, auf die Erde zu fallen.

Die winzigen Wassertröpfchen neigen tatsächlich dazu, unter der Wirkung der Schwerkraft zu fallen. Wie jedes andere Teilchen, das in die Atmosphäre fällt, werden sie jedoch nach unten beschleunigt, bis sie eine Endgeschwindigkeit erreichen. Für ein kugelförmiges Massenteilchen M und Radius R , fallen in eine Flüssigkeit der Viskosität η , die Endgeschwindigkeit, unter Vernachlässigung des Auftriebs, ist gegeben durch

v T = M G 6 π η R .
Für ein Aerosoltröpfchen mit Radius ≈ 10 − 6 M diese Geschwindigkeit ist typischerweise sehr klein 10 − 3 M / S . Gleichzeitig werden die Tröpfchen durch Konvektionsströmungen ständig nach oben gedrückt, da die heiße Luft aufsteigt.

Zusammenfassend fällt es also wirklich , aber sehr langsam, aber es gibt genügend Luftströmungen, um dem entgegenzuwirken. Wenn wir also eine kontrollierte Umgebung schaffen könnten, in der die Luft vollkommen ruhig wäre, nehme ich an, dass die Tröpfchen schließlich zu Boden fallen würden. Um das zu testen, nehme ich an, dass wir feste Kugeln mit der gleichen Dichte wie Wasser verwenden müssten, damit die Verdunstung die umgebende Luft nicht abkühlt und keine Konvektionsströme erzeugt, richtig?
@ user316117 In einer kontrollierten Umgebung würden sie mit dieser kleinen Endgeschwindigkeit fallen. Dies wurde tatsächlich von Millikan in seinem berühmten Experiment mit Öltröpfchen verwendet, bei dem er den Wert der elektrischen Elementarladung fand.
Die Schwerkraft ist viel zu schwach, um das Wetter zu beeinflussen. Am wichtigsten sind Temperatur und Druck und die Tatsache, dass es die Erde gibt

"Die Wasser- und Eispartikel in den Wolken, die wir sehen, sind einfach zu klein, um die Auswirkungen der Schwerkraft zu spüren" . Ich dachte, alles spürt die Auswirkungen der Schwerkraft.

Sie haben Recht und die vorherige Aussage ist in der Tat falsch.

Nebel „schwebt“ jedoch nicht wirklich.

Nebel ist eine Suspension aus sehr kleinen Wassertröpfchen in der Luft. Obwohl die Tröpfchen wie jedes andere "massive" Objekt der Schwerkraft ausgesetzt sind, erfahren sie auch andere Kräfte, die die Suspension irgendwie stabilisieren. Die Tröpfchen unterliegen einem Luftwiderstand, der grob nach dem Gesetz von Stokes modelliert wird , was ihre Fallneigung stark verringert.

Darüber hinaus tragen auch schwache Konvektionsströmungen in der Luft (aufgrund kleiner Temperaturunterschiede) dazu bei, die Tröpfchen in der Luft zu halten, ebenso wie andere Arten schwacher Luftströmungen.

Bei ausreichender Zeit wird Nebel entweder durch Wind zerstreut oder die Koaleszenz führt dazu, dass Tröpfchen zusammenklumpen und Regen bilden.

Unter sehr statischen, gleichmäßigen Bedingungen wird Nebel schließlich ausfallen oder sich auflösen, selbst wenn die oben genannten Effekte fehlen.

Dies ist das Ergebnis der Brownschen Bewegung .

Wie Sie vielleicht wissen, ist dieser Nebel ein Kolloid namens Aerosol, in dem die dispergierte Phase flüssig ist und das Medium, in dem die Flüssigkeit in Luft dispergiert ist.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Brownsche Bewegung hat einen Rühreffekt, der der auf kolloidale Partikel wirkenden Schwerkraft entgegenwirkt und somit kolloidalen Solen Stabilität verleiht, indem sie nicht zugelassen wird, dass sie sich absetzen.

Wenn eine große Luftmasse mit Staubpartikeln unter ihren Taupunkt abgekühlt wird, kondensiert die Feuchtigkeit aus der Luft an der Oberfläche dieser Partikel und bildet feine Tröpfchen. Diese von Natur aus kolloidalen Tröpfchen schweben weiterhin in Form von Nebel oder Nebel in der Luft.

Das beantwortet die Frage nicht wirklich. Die Brownsche Bewegung ist der mikroskopische Treiber der Diffusion, aber wenn Sie nur die Schwerkraft und die Brownsche Bewegung berücksichtigen, wird die Wahrscheinlichkeitswolke Ihres Teilchens immer noch zu Boden fallen.
Ja, du hast Recht ... aber die Brownsche Bewegung kann den Prozess sicherlich verlangsamen ... und wenn die Partikel herunterkommen, können neue gebildet werden und sich dem Kolloid anschließen ...
An nebligen Tagen sind die Wiesen nass ... aber der Nebel erscheint immer noch ...
Warum schwebt Nebel?
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