In den vierziger Jahren des letzten Jahrhunderts führten Wissenschaftler ein Experiment durch, bei dem sie einen Regensturm auslösen konnten, indem sie Trockeneisstücke auf Cumuluswolken fallen ließen. Der Mechanismus dieses Phänomens ist jedoch bislang unklar. Jetzt Prasanth Prabhakaran vom Institut für Dynamik und Selbstorganisation. Max Planck und seine Kollegen schufen eine künstliche Wolke und stellten fest, dass der Fall von nur einem Tropfen kaltem Wasser eine Kettenreaktion mit der Bildung neuer Tropfen auslöst.
In echten Wolken wachsen Wassertropfen normalerweise an winzigen Aerosolpartikeln, die Staub, Eiskristalle und sogar Bakterien sind. Prabhakaran und seine Kollegen konnten jedoch ein System modellieren, in dem Hochdruckflüssigkeitströpfchen ohne Aerosole von selbst wachsen können. Dies vereinfachte die Herstellung einer kleinen Wolke im Labor erheblich.
Für das Experiment verwendeten die Wissenschaftler eine Box mit beheiztem Boden und gekühltem Deckel. Dies war notwendig, um einen Temperaturunterschied zwischen der unteren und der oberen Schicht von vier Grad zu erzeugen.
Um atmosphärische Prozesse auf der Erde nachzubilden, führten die Forscher außerdem eine Reihe chemischer Manipulationen durch. Insbesondere spielte Heliumgas die Rolle der Luft in der Box, und Schwefelhexafluorid wurde anstelle von Wasser verwendet. Wie die Luftfeuchtigkeit kann diese Substanz sowohl flüssig als auch dampfförmig sein, bildet jedoch Tröpfchen bei einer niedrigeren Temperatur und einem niedrigeren Druck als Wasser.
Als Ergebnis wurde ein Modell des Wasserkreislaufs in der Natur in der Box nachgebildet. Am Boden erschien ein kleiner Pool von flüssigem Schwefelhexafluorid, der teilweise verdampfte und als Wolke in gasförmigem Helium schwebte. Auf dem kalten Deckel kondensierte Schwefelhexafluorid zu Tröpfchen, die abbrachen und herunterfielen, als sie durch das Gas flogen.
Beobachtungen des erstellten Modells zeigten, dass die fallenden Tröpfchen die wärmere Umgebung abkühlten und die Bildung einer großen Anzahl von Mikrotröpfchen verursachten. Dies geschah nach dem gleichen Prinzip wie das Auftreten von Kondensation auf einer kalten Oberfläche in Kontakt mit warmer Luft.
Laut Wissenschaftlern kann dieses Modell, das in der Zeitschrift Physical Review Letters beschrieben ist, einige atmosphärische Phänomene erklären, wenn der Regenguss in Sekundenschnelle einsetzt, als hätte jemand in der Dusche einen Wasserhahn aufgedreht. Unter bestimmten Bedingungen können die kleinsten Wassertropfen in den Wolken zu ziemlich großen Formationen verschmelzen. Wenn solche Tröpfchen in die aufsteigenden Luftströmungen eintreten, steigen sie zu kälteren Schichten auf und brechen dann zusammen, was die massive Bildung neuer Tröpfchen provoziert.
Experten glauben jedoch, dass atmosphärische Prozesse so komplex und vielfältig sind, dass experimentell modellierte Bedingungen in der Natur eher selten sind. Aber vielleicht sind es nicht die Wettervorhersager, die das nächste Mal unerwartet im Regen gefangen sind, sondern ein paar gelegentliche kalte Tropfen.
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