Wie schwer sind Wolken?

Wolken sehen so wunderbar leicht aus. Sie schweben hoch über uns und lassen sich vom Wind mitreissen. Doch das täuscht! Wolken können wahnsinnig schwer werden. Ihr Gewicht hängt von ihrer Grösse, der Dichte und der Temperatur ab.

Cumuluswolken

Können Wolken elefantenschwer werden? Bild: CanStockPhoto

Woraus besteht eine Wolke?

Wolken bestehen aus winzig kleinen Wassertröpfchen oder Eiskristallen. Die Wassertröpfchen besitzen einen Durchmesser von ungefähr 0,001–0,015 Millimetern. Da sie so klein sind, fallen sie nicht vom Himmel, sondern werden von Luftströmungen durcheinandergewirbelt und in der Wolke gehalten. Die Luft enthält ausserdem Wasser in Form von Wasserdampf. Sie kann aber nur eine bestimmte Menge Dampf aufnehmen, der Rest kondensiert und bildet zusätzliche Wassertröpfchen.

Wenn auf diese Weise eine grosse Menge Wassertröpfchen entstanden ist, lagern sie sich zusammen und werden immer schwerer. Die Wolke wird zur Regenwolke, und die Tropfen fallen zu Boden. Neben Wasserdampf und Wassertröpfchen tragen Wolken auch andere Bestandteile wie Russ, Staub und Abgase in sich.

Wie können wir das Gewicht einer Wolke berechnen?

Eine genaue Berechnung ist etwas schwierig; aber eine Schätzung können wir versuchen! Dazu nehmen wir das Volumen einer grossen Wolke als Beispiel und zählen das Gewicht des Wassers und das Gewicht der Luft darin zusammen.

Das Gewicht einer Wolke hängt von ihrer Grösse, der Temperatur und der Dichte ab. Die Dichte ist ein Mass für das Gewicht pro Volumen. Reine Luft hat eine Dichte von ungefähr 1,2 kg pro Kubikmeter. Ein Würfel Luft mit je 1 Meter Kantenlänge wiegt also ungefähr 1,2 kg.

Abhängig von der Temperatur kann Luft unterschiedliche Mengen Wasser aufnehmen. Je mehr Wasser sie enthält, desto grösser ist ihre Dichte. Näherungsweise kann man im Temperaturbereich von 5–20°C davon ausgehen, dass ein Kubikmeter Luft so viele Gramm Wasser aufnehmen kann, wie er Temperatur hat. Bei 10°C sind das also nur 10 g Wasser pro Kubikmeter.

Nehmen wir nun an, unsere Wolke sei ein Würfel mit je einem Kilometer Kantenlänge (in Wirklichkeit hat eine Wolke natürlich ganz andere Formen; stell dir einfach vor, du ziehst und drückst diesen Würfel in eine Wolkenform, sobald wir sein Gewicht berechnet haben). Diese Wolke hätte dann ein Volumen von 1000 m x 1000 m x 1000 m, also 1'000'000'000 Kubikmeter. Bei einer Temperatur von 10°C enthält diese Wolke 10 g Wasser x 1'000'000'000, also 10'000'000'000 g Wasser. Das sind 10'000'000 kg, oder 10'000 Tonnen Wasser!

Nehmen wir nun noch das Gewicht der Luft hinzu: ein Würfel Luft mit je einem Kilometer Kantenlänge würde 1,2 kg  x 1'000'000'000 = 1‘200‘000‘000 kg wiegen. So kommt man auf ein Gesamtgewicht der Wolke von 1'210'000'000 kg beziehungsweise 1'210'000 Tonnen!

Wie viel ist das nun genau?

Erkennst du den Elefantenrüssel? Bild: Simon Eugster/Wikimedia Commons, CC-Lizenz

Das entspricht etwa 242‘000 bis 605‘000 Elefanten (je nach Elefantengrösse). Und warum fällt diese riesige Elefantenherde nicht vom Himmel? Weil, wie zu Beginn erklärt, die Wolke aus winzigen Tröpfchen besteht, die einzeln leicht genug sind, um von den Luftströmungen am Himmel gehalten zu werden. Bis sie sich zu schweren Tropfen zusammenlegen, die als Regen auf die Erde fallen. Da ist doch der englische Spruch „it is raining elephants and giraffes“ gar nicht so falsch!

Übrigens, Wolken können sogar noch viel grösser werden und nehmen die unterschiedlichsten Formen an, manchmal auch die eines Elefanten oder einer Giraffe. Wie viele Giraffen würden wohl unserer Beispielwolke entsprechen…?

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