Bulutlar Nasıl Oluşur, Yağmur Nasıl Yağar? Su Damlasının Gökyüzü Yolculuğu

Pamuk gibi kabarık beyaz bulutlar, ufku kaplayan gri bir örtü, ardından cama vuran yağmur damlaları... Bulutlar ve yağmur o kadar sıradan ki çoğumuz onlara pek dikkat etmeyiz. Oysa her yağmur damlası, okyanuslardan, göllerden ve bitkilerden buharlaşan suyun kilometrelerce yükseklikte geçirdiği uzun bir yolculuğun sonucudur.

Su döngüsü: Gezegenin dev pompası

Dünya’daki su sürekli hareket halindedir:

1. Buharlaşma: Güneş okyanusları, gölleri ve toprağı ısıtır. Su buharlaşarak havaya karışır. Bitkiler de yapraklarından su buharı salar.
2. Yoğuşma: Havadaki su buharı soğuyunca yeniden sıvı damlacıklara dönüşür ve bulutlar oluşur.
3. Yağış: Damlacıklar yeterince büyüyünce yağmur, kar ya da dolu olarak yere düşer.
4. Akış: Su nehirler, yeraltı suları ve denizler yoluyla yeniden döngüye katılır.

Bu döngünün enerjisi tamamen Güneş’ten gelir. Bulutlar, bu dev sistemin gökyüzündeki görünür halidir.

Bulut nasıl oluşur?

Havada her zaman gözle görülmeyen bir miktar su buharı vardır. Bir bulutun oluşması için bu buharın sıvı damlacıklara dönüşmesi gerekir. Bunun için hava soğumalıdır.

1. Hava yükselir

Hava birkaç farklı yolla yükselebilir:

• Isınma: Güneş’in ısıttığı yer, üzerindeki havayı ısıtır. Sıcak hava hafiflediği için yükselir. Yaz öğleden sonraları oluşan kabarık bulutlar böyle doğar.
• Dağlar: Rüzgâr bir dağ sırasına çarptığında hava yamaç boyunca yukarı itilir. Karadeniz kıyılarının bu kadar yağışlı olmasının sebebi budur. Denizden gelen nemli hava Kaçkar ve diğer dağlara çarparak yükselir.
• Hava cepheleri: Sıcak ve soğuk hava kütleleri karşılaştığında hafif olan sıcak hava soğuk havanın üzerine tırmanır.

2. Yükselen hava soğur

Yukarı çıktıkça hava basıncı azalır. Yükselen hava genleşir ve genleşirken soğur. Kuru hava her bir kilometre yükselişte yaklaşık 10 °C soğur. Bu yüzden dağ tepeleri yaz ortasında bile serin olabilir.

3. Su buharı yoğuşur

Hava belirli bir sıcaklığa kadar soğuduğunda artık taşıyabildiği su buharının tamamını tutamaz. Bu sıcaklığa çiğ noktası denir. Bu noktada su buharı sıvı damlacıklara dönüşmeye başlar.

Ama su buharı yoğuşmak için bir “tutunma noktasına” ihtiyaç duyar. Bu görevi havada uçuşan yoğuşma çekirdekleri üstlenir:

• Deniz serpintisinden kalan küçük tuz kristalleri
• Toz ve polen
• Duman ve diğer küçük parçacıklar

Bu parçacıklar o kadar küçüktür ki gözle görülemezler. Ama bunlar olmasaydı bulut oluşumu çok daha zor olurdu.

4. Bulut görünür hale gelir

Her bir bulut damlacığının çapı yalnızca yaklaşık 0,02 milimetredir. Ama bir bulutta milyarlarca damlacık bulunur. Bu damlacıklar güneş ışığını her yöne saçtığı için bulutu beyaz ve görünür hale getirir.

Bulutlar neden düşmez?

Bulutlar şaşırtıcı derecede ağırdır. Ortalama büyüklükte kabarık bir bulut yaklaşık 500 ton su taşıyabilir. Peki bu kadar su neden başımıza düşmez?

Cevap damlacıkların küçüklüğünde gizli. Bir bulut damlacığı o kadar küçüktür ki hava direnci düşüşünü neredeyse durdurur. Damlacıklar saniyede yalnızca birkaç milimetre ile bir santimetre arasında bir hızla düşer. Buna karşılık bulutları oluşturan yükselen hava akımları saniyede birkaç metre hızla yukarı doğru eser. Bu akımlar damlacıkları kolayca havada tutar.

Ayrıca 500 ton su, çok büyük bir hava hacmine dağılmış durumdadır. Bulutun içindeki havanın toplam ağırlığı, içindeki suyun ağırlığından çok daha fazladır.

Yağmur damlası nasıl oluşur?

Bir bulut damlacığının yağmur damlası olarak yere düşebilmesi için yaklaşık bir milyon kat büyümesi gerekir.

Bu büyüme iki farklı yolla gerçekleşir:

Çarpışma ve birleşme (sıcak bulutlarda)

Tropik bölgelerdeki sıcak bulutlarda damlacıklar farklı hızlarla hareket eder. Biraz büyük olan damlacıklar daha hızlı düşerek küçük damlacıklarla çarpışır ve onları yutar. Damla büyüdükçe daha hızlı düşer, daha çok damlacıkla çarpışır ve sonunda bir yağmur damlası olur.

Buz kristalleri (soğuk bulutlarda)

Orta enlemlerde, yani Türkiye ve Avrupa’da, bulutların üst kısımları çoğu zaman sıfırın altındadır. Bu bölgelerde buz kristalleri ile donmamış aşırı soğumuş su damlacıkları bir arada bulunur. Buz kristalleri, çevrelerindeki damlacıklardan buharlaşan suyu kendine çekerek hızla büyür. Ağırlaşan kristaller düşmeye başlar.

Düşerken sıcak hava katmanlarından geçen kar taneleri erir ve yağmur damlasına dönüşür. Yani Türkiye’de yağan yağmurun önemli bir kısmı, aslında bulutun yukarısında kar olarak başlar. Hava yeterince soğuksa kar taneleri erimeden yere ulaşır ve kar yağar.

Yağmur damlasının gerçek şekli

Yağmur damlaları resimlerde genellikle gözyaşı şeklinde çizilir. Ama gerçekte hiçbiri böyle görünmez:

• Küçük damlalar (yaklaşık 1 milimetrenin altı) neredeyse tam küre şeklindedir.
• Büyük damlalar düşerken alttan gelen hava direnci yüzünden basıklaşır. Üstü yuvarlak, altı düz bir hamburger ekmeği şeklini alır.
• Damla yaklaşık 4–5 milimetreyi aştığında hava direnci onu paraşüt gibi şişirir ve sonunda daha küçük damlalara parçalar.

Yağmur damlalarının yere çarpma hızı da boyutlarına bağlıdır. Küçük çiseleme damlaları saniyede 2 metreden yavaş düşerken, büyük damlalar saniyede 9 metreye kadar ulaşabilir.

Bulut türleri

Bulutlar şekillerine ve yüksekliklerine göre sınıflandırılır:

Kümülonimbus bulutları 10–15 kilometre yüksekliğe ulaşabilir ve yıldırımların doğduğu yerdir. Bu konuyu Yıldırım nasıl oluşur? yazımızda ayrıntılı olarak anlattık.

Yağmurun kokusu

Uzun bir kuraklıktan sonra yağan ilk yağmurla birlikte duyulan o hoş toprak kokusunun bir adı var: petrikor. Bu kokunun başlıca kaynağı, topraktaki bazı bakterilerin ürettiği geosmin adlı bir maddedir. İnsan burnu geosmine son derece duyarlıdır ve çok küçük miktarlarını bile algılayabilir.

Yüksek hızlı kameralarla yapılan çalışmalar, yağmur damlalarının kuru toprağa çarptığında küçük hava kabarcıkları hapsettiğini gösterdi. Bu kabarcıklar patlarken geosmin ve bitki yağlarını içeren minik parçacıkları havaya fırlatır. Kokuyu rüzgârla birlikte bize taşıyan da budur.

Özetle

Bulutlar, Güneş’in ısıttığı nemli havanın yükselip soğumasıyla oluşur. Hava çiğ noktasına ulaştığında su buharı, havadaki toz ve tuz taneciklerinin üzerinde yoğuşarak milyarlarca küçük damlacık oluşturur. Bu damlacıklar o kadar küçüktür ki yükselen hava akımlarıyla havada asılı kalır. Damlacıklar çarpışarak birleştiğinde ya da buz kristalleri büyüyüp erirken yeterince ağırlaştığında yağmur olarak yere düşer. Her yağmur damlası, gezegenimizi saran su döngüsünün küçük ama önemli bir parçasıdır.