miniatur|Cumuluswulken, in’n Achtergrund Ambolt vun en Cumulonimbus thumb|Hööchtschema vun verscheeden Wulkentypen
En Wulk(e) (up de indoeuropääsche Wuddel u̯elg- ‚fuchtig, natt‘ torüchgahn un dorher mit dat Adjektiv welk un den Stroomnaam Wolga spraaklich verwandt) is en Mass vun bannig fien Waterdrüppels (Nevel) oder Ieskristallen in de Atmosphäre.
Inleiden Wulken sünd dorüm sichtbor, wiel, Licht wegen de Mie-Streen street wurrd, wodör de Tyndall-Effekt entsteiht un de eegentlich farvloos Drüppels sichtbor wurrn.
De Waterdrüppels billen sück um Kondensatschoonskarns herum, wenn de relative Fuchtigkeit vun de Luft 100 % minn (um hööchstens 1 %) överstiggt. Dit kann entweder dör Afköhlen vun de Luft bi dat Upstiegen (Thermik, Upgleiden in anner Luftschichten oder an' Barghang) oder dör Dörmischen vun twee Luftmengen passeeren (Richard Mollier). Bi dat Kondenseeren wurrd de Verdampenswarmt vun dat Water free, de dat Afköhlen bi dat wiedere Upstiegen vun de Luft swaaker maakt. Dordör kann kann de Luft in gröttere Hööchten stiegen. Bi ruhig Luft un wenig Kondensatschoonskarns kann dat to en Översättigen vun de Luft mit Waterdamp kommen. Ofschons de relative Watergehalt denn düütlich mehr as 100 % bedrocht, kummt dat noch to kien Kondensatschoon. De Watergehalt moot eerst wieder tonehmen, bevör he kondenseert. Bi en Lufttemperatur ünner −10 °C können sück an de Kondensationskarns Ieskristalle (Schneeflocken) dör Resublimatschoon billen. Kondensatschoonskarns sünd elektrisch laden un hemm en Grött vun 1 nm bit 1000 nm. Se entstaht dör privat Huushollen, Industrie, Landwertschap, de Natuur un kosmische Strahlung (Bispeel Nevelkamer). Nahdem de Kondensatschoon anfangt, kondenseert immer mehr Waterdamp an disse Stäe, bit he to en sichtbor Neveldrüppel wurrd. In de meteorologisch Systematik wurrn de Wulken den Hydrometeoren torekent.
Antodrapen sünd Wulken hööftsächlich in de Troposphäre, to'n Deel ok in de Stratosphäre un Mesosphäre (lichten Nachtwulkeen). Se ünnerscheeden sück in hör Entstahn un somit ok in hör Eegenschappen un sünd licht to beobachten Markmalen vun de Weerlaag. Dör dat richtige Düüden vun Form, Utsehn un Hööcht as ok de tietlich Verännern vun de Markmalen laten sück Utseggen to de lokale Weerentwicklung drapen. Um Beobachtungen överdragen to können, wurrn Wulken in Klassen indeelt. In de Praxis is vör allen de Indeelen in Wulkengattungen un Wulkenarten vun Bedüüden. In de meest Rebeeden treden bestimmte Wulkenoorten fakener up, besünners bi gliekoordig Weerlagen. Dennoch können meest an all Stöen up de Eer sämtlich Wulkenformen vörkommen. De Klassifikatschoon vun de Wulken regelt de Weltorganisatschoon för Meteorologie deshalb internatschonal eenheitlich.
Blangen hör optischen Eegenschappen un Muiheit, de all immer de Phantasie vun de Minschen anreegt hett, sünd Wulken bi tallriek Fragen in de Wetenschap wichtig. Dat gellt insbesünnere för de Strahlungshuushollen vun de Eer, de Nedderslagsverdeelen un de Atmosphärenchemie. De Nephologie (Wulkenkunn) is en selten as eegenstännig Fackricht ansehn Deelberiek vun de Meteorologie; as hör Begrünner gellt Luke Howard.
Physik un Chemie vun de Wulken Bestanddeelen En Wulk besteiht ut Aerosol, en Mass vun fien disperser Deelken in dat Gasgemisch vun de Luft (nich Waterdamp, de is en Gas un genauso unsichtbor as de restliche Luft). Eerst nah dat Afköhlen ünner en bestimmte Temperatur – den Daupunkt – billen sück ut den Watterdamp winzige Waterdrüppels, in groot Hööcht ok winzige, schweben Ieskristalle.
De Dörmeter vun de flüssig Drüppels bewegt sück typischerwies in den Beriek vun twee bit teihn Mikrometern, kann aber jüst bi Regenwulken mit bit to twee Millimetern ok völ grötter ween. Groot Droopen un de noch wesentlich grötter Hagelkarls können blots denn entstahn, wenn starke Upwinde de Gravitatschoon entgegenwarken.
Billen, Entwicklung un Uplösen miniatur|Uplööst Ambolt vun en Cumulonimbus
Wulkenbillen betekent den Perzess vun dat Entstahn vun Wulken dör Kondensatschoon oder ok Resublimatschoon vun Waterdamp an Kondensatschoonskarns in de Troposphäre un deelwies ok in de Stratosphäre. Mit dat Veräänern vun Temperatur (Dicht) un Luftfuchtigkeit vun en Luftmasse entstahn Wulken oder lösen sück up. Dat kann bispeelswies passeeren dör Hevensperzesse in de Atmosphäre bi dat Dörtrecken vun Kolt- un Warmfronten, de Luftmassen in höhgere Schichten transporteeren un dor afköhlen laaten, Thermische Upwinde oder Hangupwinde, Tofuhr vun kollere Luftmassen, Tofuhr vun fuchtiger Luftmassen.
En sichtbor Wulk entsteiht, wenn för de Billen vun stabil Waterdrüppels oder -kristalle de Bedingungen erfüllt sünd. Dorbi kummt dat weniger up de Waterupnahmefähigkeit vun de Luft as völmehr up dat Verhältnis vun Kondensatschoon un Verdunstung an. An de Böverflach vun den Waterdrüppel binnerhalv vun en Wulk find en düersam Uttuusch vun Watermolekülen tüschen de Ümgevensluft un den Droopen statt: Blots wenn sück an den Droopen mehr Watermoleküle anlagern as dissen to glieker Tiet weer verlaaten, blots also wenn de Kondensatschonsrate höhger as de Verdunstenssrate is, kann en Droopen wassen un somit to en Wulkenbillen führen. Of dat dorto kommen kann, hangt in' Wesentlichen vun twee Grötten af:
Vun de Antall vun de Watermoleküle in de Ümgeven vun den Droopen: Je mehr Waterdampmoleküle den Drüppel umgeven, umso wohrschienlicher is dat, dat en an den Drüppel hangen blifft. De Antall vun de Waterdampmoleküle kann de so nömmt Waterdamppartialdruck utdrücken, dat is de Andeel vun den Gesamtluftdruck, de dör den Waterdamp entsteiht. Vun de Temperatur vun den Waterdroopen: Je warmer de Drüppel is, umso lichter lösen sück Watermoleküle vun den Droopen.
Dat Billen vun en Wulk wurrd also begünstigt dör leeg Temperaturen un dör en groot Antall an Wassermolekülen oder dör hooch Waterdampdruck, wat gliekbedüüdend mit en hooch relative Luftfuchtigkeit is.
De Temperatur, bi de sück Kondensatschoon un Verdunsten utglieken, wurrd as Daupunkttemperatur betekent. Wurrd de ünnerschreeden, entaht un wasst ünner bestimmt Bedingungen stabile Drüppels. Disse Temperatur hangt vun den jeweiligen Waterdampdruck af.
De Waterdampdruck, bi den Kondensatschoon un Verdunsten in en Gliekgewicht sünd, wurrd as Sättigungsdampdruck betekent. He is vun de Temperatur afhängig un wurrd buterdem dör Krümmungs- un Lösungseffekte bestimmt.
left|miniatur|Cumuluswulk
To dat Billen vun Droopen in de Eerdatmosphäre kummt dat eerst, ween en utrecken Antall vun Kondensatschonskiens vörhannen is. Sückser Kiens könnt to'n Bispeel Stoffkarns ween, aber ok gröttere Moleküle, Pollen oder – an't Meer – Soltkristalle (kiek Aerosol).
Över de Ozeane is faken dat bi dat Zersetten vun Algen entstahn Dimethylsulfid (DMS) för dat Billen vun Wulken verantwoortlich.
Ok bi Temperaturen ünner 0 °C kann sück noch en Grootdeel vun den Wulkendrüppels in en flüssigen Tostand befinnen. Bi dat Afsinken vun de Temperatur bit etwa −12 °C billen sück meest noch kien Ieskristalle herut, so dat de Wulk ut so nömmt ünnerköhlt Waterdroopen besteiht. Ebenso könnt lööst Stoffe binnerhalv vun den Droopen bedingt dör de Fröstpunktafsenken en Senken vun de Kondensatschoonstemperatur bewirken. Bi en noch wieder Afsinken vun de Temperatur nimmt de Iesandeel immer wieder to, bit bi etwa −40 °C blots noch Ieskristalle dor sünd. In gröttere Hööchten is de Wulkenbillen dorher dör Kristallisatschoonsperzesse kenntekent.
Drüppels sinken wegen hör minn Grött – ungefähr 1 bit 15 μm oder 0,001 bis 0,015 mm – bannig langsam. Wiel hör Dörmeter lütt is, is hör Reynolds-Tall lüttger as 0,1. Dat liggt dorum ein laminare Strömung vör. De Sinkgeschwindigkeit wasst nah dat Gesett vun Stokes mit dat Quadrat vun den Dörmeter. En Drüppel mit en Dörmeter vun 0,020 mm sinkt etwa 1 cm pro Sekunn. De Sinkgeschwindigkeit kann Werte bit to 15 cm/s recken. Se is en rein aerodynamischer Wert. To ünnerscheeden dorvan is de Fallgeschwindigkeit. De ergifft sück ut de Differenz vun de Geschwindigkeit vun den Up- oder Afwind un de Sinkgeschwindigkeit. Wiel die Geschwindigkeit vun de Up- un Afwinde völ grötter as de Sinkgeschwindigkeit vun den Drüppel is, is de Andeel vun de Sinkgeschwindigkeit meest unerheblich. Wiel Wulken faken dör konvektive Upwinde entstahn, fallen se nich, sonner blievt up glieker Hööcht oder stiegen sogor up (to'n Bispeel de Cumulus). In Regenwulken sünd de Droopen wesentlich grötter (bit 3 mm) un somit is ok de Fallgeschwindigkeit höhger (bi 1 mm-Droopen ca. 1,8 m/s).
För disse Droopengrött gellt de Bereeken nah Stokes nich mehr. De Droopen nehmt en wedderstandsarme Form an. Is en Schwellenwert överschreeden, so dat de Upwind dat Sinken nich mehr utglieken kann, fangt dan an to regen. In' Fall vun den Hagel treden düchtig starke Up- un Afwinde up, de de Hagelkarls mehrmals upstiegen un weer sinken laaten, wobi deren Dörmeter Schicht för Schicht wassen deiht.
In de Meteorologie wurrn Wulken nah Form un Hööcht över den Grund ünnerscheed. En Wulk in Boddennähe wurrd as Nevel betekent, doch ok wenn se sück blots dör hör Positschonen ünnerscheeden, wurr de Nevel nich as Wulkentyp ansehn. In' wiederen Sinn wurrd ünner Wulkenbillen aber ok dat Enstahn vun anner Wulkentypen verstahn, as bispeelswies Stoffwulken oder Methan-Wulken, wobi man sück dorbi nich up de Eer begrenzt un ok de Wulkenbillen up anner Himmelskörper mit inslutt.
Bedüüden för den Strahlungshuushollen Wulken hemm en grooten Infloot up den Strahlungshuushollen vun de Eer un somit ok de Lufttemperatur, vör allen över den Dagverloop, aber ok up langfristig klimatische Middelwerte. Dat maakt sück vör allen in' Sömmer bemarkbor. Sobald sück över Dag en Wulkendeck bild un de Sünnenstrahlung afnimmt, de Globalstrahlung also sinkt, nimmt ok de to dat Warmmaaken vun de Luft bruukt Sünnenenergie af un dat wurrd gau spörbor koller. Disse Wulkendeck reflekteert aber ok de terrestrisch Utstrahlung to en bestimmten Andeel torüch up den Eerdbodden. In en klor Nacht wurrd dat folglich wesentlich koller as in en bedeckt Nacht, wiel de terrestrische Warmtstrahlung in dat Weltall wiekt un meest nich dör den in de Atmosphäre enthollen Waterdamp torüchhollen wurrn kann.
Disse Utwirkungen könnt besünners in Wösten beobacht wurrn, wo Wolken in' Regelfall selten sünd: In de Nach wurrd völ mehr Warmt afstrahlt as in fuchtiger Zonen. De Temperaturünnerscheeden tüschen Dag un Nacht sünd dorum ok völ höhger.
miniatur|Globales Schema vun de optische Wulkendicht En wichtig Eegenschap vun Wolken is hör optische Dicht. Se bestimmt, wu völ Sünneninstrahlung dör en Wulkendecke dördringen kann un wu völ se up de anner Siet afsorbeert oder reflekteert. Bestimmen Inflootgrötten sünd dorbi de vertikale Utdehnen vun de Wulk, de Verdeelen vun de Drüppel- oder Ieskristallgrötten un sluutend de Menge un Verdeelen vun de Wulken sülvst. Dorbi sünd Wulken tegenöver de körtwelligen UV-Strahlung en beten wat dörlässiger as tegenöver Wellenlängten vun dat sichtbor Lucht. Dat Streen vun de direkt Sünneninstrahlung dör de Luftdeelken bedingt deren minner wurrn Andeel mit afnehmen Hööcht un begünstigt dormit dissen Effekt. Dör de tosätzlich Streen an de Wulkendrüppels nehmt ok de Photonenweeg to, wat de Absorptschoon dör Ozon begünstigt un de Transmission vun dat Lucht minneseert. In Betoog up de UV-Strahlung is en Absorptschoon an de Waterdrüppels sülvst vernahlässigbar, solang de nich allto düchtig verunreinigt sünd (to'n Bispeel dör en Vulkanutbröök). Up globale Ebene hett dat in dat langjohrig Middel to Folg, dat Wulken 20 Perzent vun de körtwelligen Sünneninstrahlung direkt torüchstrahlen un to glieker Tiet dree Perzent afsorbeeren.