Mây được hình thành như thế nào?

Mây trên trời có nơi rất cao, có nơi lại rất thấp: đám cao có thể ở độ cao 10 km, đám thấp chỉ cách mặt đất vài chục mét.

Có nhiều nguyên nhân hình thành mây, nhưng chủ yếu là do không khí ẩm bốc lên. Trong quá trình bốc lên, áp suất không khí giảm dần theo độ cao, còn thể tích không khí lại nở ra. Khi giãn nở, nó phải tiêu hao nhiệt lượng của chính mình, vì thế không khí càng lên cao càng lạnh. Ta biết rằng khả năng chứa hơi nước của không khí có giới hạn. Ở một nhiệt độ nhất định, lượng hơi nước lớn nhất mà một đơn vị thể tích không khí có thể chứa tương ứng với áp suất hơi nước bão hòa. Áp suất hơi nước bão hòa giảm khi nhiệt độ không khí giảm. Vì vậy, không khí càng lên cao, nhiệt độ càng thấp thì áp suất hơi nước bão hòa cũng giảm theo. Khi áp suất hơi nước bão hòa trong không khí giảm đến mức bằng áp suất hơi nước sẵn có, một phần hơi nước sẽ bám vào các hạt bụi và ngưng kết thành những giọt nước li ti. Nếu nhiệt độ thấp hơn 0°C, chúng có thể hình thành tinh thể băng. Những hạt nước nhỏ ấy gọi là giọt mây. Bán kính trung bình của chúng chỉ khoảng vài micromet nhưng mật độ rất lớn; tốc độ rơi trong không khí lại rất chậm, nên chỉ cần có luồng không khí bốc lên đỡ lấy là chúng có thể trôi nổi trên bầu trời. Vậy không khí ẩm bốc lên để hình thành mây bằng những cách nào? Có một số con đường chủ yếu sau.

Thứ nhất là do tác dụng của nhiệt. Vào những ngày hè trời quang, Mặt Trời chiếu mạnh làm lớp không khí gần mặt đất nóng lên nhanh chóng. Không khí nóng nhẹ hơn nên bốc lên cao. Những đám mây mùa hè có hình như quả núi hoặc ngọn tháp thường được hình thành nhờ tác dụng nhiệt như vậy.

Thứ hai là do tác dụng trượt trên bề mặt tiếp xúc. “Mặt trượt” trong không khí là ranh giới giữa hai khối không khí nóng và lạnh. Khi không khí ấm, nhẹ tiến về phía trước và gặp lớp không khí lạnh, nặng cản lại, khối không khí ấm sẽ trượt nghiêng lên trên khối không khí lạnh.

Mặt ranh giới khi đó gọi là mặt giới hạn ấm. Khi không khí ấm trượt lên trên, những tầng mây lớn và dày sẽ hình thành. Ngược lại, khi không khí lạnh tiến về phía trước gặp không khí ấm, nó sẽ chui xuống dưới và nâng khối không khí ấm lên. Mặt ranh giới lúc này gọi là mặt lạnh. Khối không khí ấm bị đẩy lên sẽ tạo ra những đám mây dày đặc.

Thứ ba là do tác dụng của địa hình. Khi không khí tầng bình lưu gặp sự cản trở của núi, đồi hoặc cao nguyên, nó bị nâng lên cao. Ở các sườn núi, quá trình này có thể hình thành mây hoặc sương mù.

Ngoài ra, sự nhiễu loạn theo chiều thẳng đứng của không khí và tác dụng bức xạ lạnh ban đêm của các tầng mây ẩm cũng có thể khiến hơi nước trong không khí ngưng kết thành mây.

Dù mây hình thành theo cách nào, các giọt mây đều rất nhỏ và rơi rất chậm. Vì vậy, chỉ cần một luồng không khí nhẹ bốc lên cũng đủ nâng đỡ chúng, làm cho mây trôi bồng bềnh trong không trung.