In de jaren veertig van de vorige eeuw voerden wetenschappers een experiment uit waarbij ze een regenbui konden veroorzaken door stukjes droogijs op stapelwolken te laten vallen. Maar tot nu toe blijft het mechanisme van dit fenomeen onduidelijk. Nu Prasanth Prabhakaran van het Instituut voor Dynamica en Zelforganisatie. Max Planck en zijn collega's creëerden een kunstmatige wolk en ontdekten dat de val van slechts één druppel koud water een kettingreactie teweegbrengt met de vorming van nieuwe druppels.
In echte wolken groeien waterdruppels meestal aan de kleinste aerosoldeeltjes, namelijk stof, ijskristallen en zelfs bacteriën. Maar Prabhakaran en zijn collega's waren in staat om een systeem te modelleren waarin vloeistofdruppels onder hoge druk zelfstandig kunnen groeien zonder dat er aerosolen nodig zijn. Dit vereenvoudigde de taak om een kleine wolk in het laboratorium te maken aanzienlijk.
Voor het experiment gebruikten de wetenschappers een doos met een verwarmde bodem en een gekoeld bovendeksel. Dit was nodig om een temperatuurverschil tussen de onderste en bovenste laag van vier graden te creëren.
Om atmosferische processen op aarde opnieuw te creëren, hebben de onderzoekers bovendien een reeks chemische manipulaties uitgevoerd. In het bijzonder speelde heliumgas de rol van lucht in de doos en werd zwavelhexafluoride ingenomen in plaats van water. Net als atmosferisch vocht kan deze stof zowel vloeibaar als damp zijn, maar vormt druppeltjes bij een lagere temperatuur en druk dan water.
Als gevolg hiervan werd in de doos een model van de watercyclus in de natuur nagebouwd. Op de bodem verscheen een kleine plas vloeibare zwavelhexafluoride, die gedeeltelijk verdampte en als een wolk in gasvormig helium dreef. Op het koude deksel condenseerde zwavelhexafluoride tot druppels die braken en naar beneden vielen terwijl ze door het gas vlogen.
Waarnemingen van het gemaakte model toonden aan dat de vallende druppels de warmere omgeving afkoelden en de vorming van een groot aantal microdruppels veroorzaakten. Dit gebeurde volgens hetzelfde principe als het optreden van condensatie op een koud oppervlak in contact met warme lucht.
Volgens wetenschappers kan dit model, beschreven in het tijdschrift Physical Review Letters, enkele atmosferische verschijnselen verklaren, wanneer de stortbui binnen enkele seconden begint, alsof iemand onder de douche een kraan opendraaide. Onder bepaalde omstandigheden kunnen de kleinste druppels water in de wolken overgaan in vrij grote formaties. Als dergelijke druppeltjes de opstijgende luchtstromen binnendringen, stijgen ze op tot koudere lagen en breken ze af, waardoor er massaal nieuwe druppeltjes ontstaan.
Deskundigen zijn echter van mening dat atmosferische processen zo complex en divers zijn dat experimenteel gemodelleerde omstandigheden in de natuur vrij zeldzaam zijn. Maar misschien is het de volgende keer dat je onverwacht in de regen terechtkomt, niet de schuld van de weersvoorspellers, maar een paar incidentele koude druppels.
Promotie video:
