Sirachai Arunrugstichai/Getty Images

Als we naar de lucht kijken, zien wolken er licht en luchtig uit, maar in werkelijkheid zitten ze vol met kleine waterdruppeltjes en ijskristallen die ze een meetbare massa geven. Als we begrijpen hoe wetenschappers het gewicht van een wolk schatten, wordt duidelijk waarom deze massieve structuren zweven in plaats van vallen.

Om de massa van een wolk te berekenen, houden meteorologen rekening met twee sleutelfactoren:de afmetingen en de dichtheid van het watergehalte. De eerste wordt gemeten aan de hand van de schaduw van de wolk op de grond, waarbij een schaduw van 1 kilometer ongeveer overeenkomt met een diepte van 1000 meter. De tweede is de watermassa per kubieke meter, die varieert per wolkentype. Volgens de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) en andere klimatologische onderzoeken zijn typische waarden 0,03 g/m³ voor cirrus, 0,20 g/m³ voor stratus en 0,50 g/m³ voor cumulus.

Een kubusvormige wolk van 1 km breed, 1 km lang en 1 km hoog bevat bijvoorbeeld een volume van 1×10⁹m³. Vermenigvuldigen met de juiste dichtheid van het watergehalte levert een massa op van ongeveer 22 ton voor een cirruswolk, 330 ton voor een stratuswolk en 550 ton voor een cumuluswolk.

Waarom wolken niet vallen ondanks hun massa

CeltStudio/Shutterstock

Hoewel 550 ton zwaar klinkt, is de massa verspreid over een enorm volume, waardoor het gewicht per oppervlakte-eenheid laag is. Bovendien zijn de afzonderlijke druppels en kristallen zo klein – ongeveer een miljoenste keer zo groot als een regendruppel – dat de zwaartekracht alleen ze niet naar beneden kan trekken. Hun beweging volgt dezelfde principes als stof in zonlicht of een veer die door de lucht zweeft:kleine deeltjes met een lage eindsnelheid.

Ten slotte zijn wolken minder dicht dan de droge lucht eronder. Warme, vochtige lucht heeft een drijfvermogen, net als een bel in een vloeistof. Naarmate het watergehalte van een wolk toeneemt, worden de druppels zwaarder en bereiken uiteindelijk de drempel voor neerslag. Tot die tijd blijft de cloud opgeschort.