De sleutel in een bewijs

16
Eureka!
Waarom zijn wolken niet vierkant?
Thermiek is een proces dat vrijwel adiabatisch (zonder uitwis-
seling van warmte) verloopt. De zon warmt – via het aardop-
pervlak – een pakket lucht op dat na verloop van tijd opstijgt
door zijn lagere dichtheid. Door de lagere druk op grotere
hoogte zal het pakket uitzetten en afkoelen, maar zolang de
temperatuur hoger ligt dan de omliggende lucht zal het pakketje
blijven stijgen.
Het pakketje lucht, ook wel cel genoemd, koelt met ongeveer 1.0
K per 100 meter hoogtewinst af zolang de lucht nog niet is verzadigd
met waterdamp. Op een bepaalde hoogte zal verzadiging
optreden en komt er door het condenseren van de overtollige
waterdamp extra warmte vrij. Uiteraard vormen zich ook wolken.
De temperatuurdaling zal dan – afhankelijk van de initiële
vochtigheid – tussen de 0,3 en 0,8 K per 100 meter hoogtewinst
liggen. Het pakketje krijgt als het ware een extra “duw” omhoog.
Om onderscheid te maken tussen verzadigde en onverzadigde
lucht wordt er over een droog- en nat-adiabaat gesproken.
In de thermosfeer, het onderste deel van de atmosfeer waarin
wij leven en convectie zich afspeelt verloopt de temperatuur
stukken grilliger. Weerdiensten maken hiervan een toestandskromme,
waarin de temperatuur tegen de hoogte wordt uitgezet.
Zodra de toestandskromme en adiabaat elkaar kruisen zal
de cel warme lucht niet meer verder stijgen.
Eureka! Universiteit Leiden
Thermiek
Dat warme lucht opstijgt weten we allemaal. Dat die
warme lucht ook invloed heeft op de bevruchting van
planten of dat een klein schattig bloemkoolwolkje het
vermogen van een kerncentrale heeft, is minder bekend.
De meeuwen en roofvogels die je vaak ziet rondcirkelen,
vliegen in een gigantische hoeveelheid opstijgende lucht.
Dit staat bekend als thermiek of thermische convectie,
een proces dat zeer gecompliceerd blijkt te zijn.
DooR: JArnO nIEuwEnHuIzE
Een zweefvliegtuig boven Lac de Serre-Ponçon, een plek waar ook
auteur veelvuldig heeft gevlogen.
In tegenstelling tot wat je zou verwachten stijgt warme lucht
niet direct op. Er vormt zich eerst een grenslaag op het aardoppervlak
van enkele tientallen meters dik en enkele hectaren
groot die snel warmer wordt. Alhoewel deze laag onstabiel is
zal hij in de meeste gevallen pas loslaten bij een verstoring,
of dat nou een vogel of een landbouwvoertuig is. Met name
dorsmachines zijn populair bij vogels en zweefvliegers; met
een thermisch vermogen van zo'n 1000 pk worden vaak forse
thermiekbellen getriggerd. Op het moment van loslaten is de
temperatuur niet zelden 10 K of meer hoger dan de omgevingstemperatuur.
Loslating is duidelijk waarneembaar als een
plotseling briesje wat een paar minuten aanhoudt, ook de grote
hoeveelheid insecten die de lucht wordt ingezogen is vaak goed
waarneembaar.
Eenmaal losgebroken van het aardoppervlak vormt zich een
zuigende kolom stijgende lucht, denk aan de Dementors in de
Harry Potter-films. Ook geisoleerde, zwaar turbulente “bubbels”
of trechtervormige kolommen komen voor. Snelheden
bedragen tussen de 1 en 10 m/s, in het extremere klimaat van
Australië zijn stijgsnelheden van 20 m/s echter geen uitzondering.