Warum können Wolken fliegen, obwohl sie tonnenschwer sind?

Wie Wolken der Schwerkraft trotzen

Wolken bestehen aus unzähligen winzigen Wassertröpfchen; nimmt man alle zusammen kommen tatsächlich viele Tonnen Wasser pro Wolke zusammen: Schon scheinbar mickrige Haufenwolken wiegen an die Hundert Tonnen. Das ist aber noch nichts gegen prall gefüllte Regenwolken: Die werden viele Kilometer lang und hoch und können sogar mehrere Hunderttausend Tonnen wiegen. Wolken sind also schwer und haben weder Tragflächen noch Triebwerke. Warum können sie trotzdem fliegen?

Die Lösung: Schwache Aufwinde und Luftwirbel in der Wolke pusten die Wolkentröpfchen nach oben. Das geht, weil die Tropfen, zum Beispiel in Schönwetterwolken, extrem klein sind: Sie haben einen Durchmesser von nur 20 Mikrometern. Von diesen Wolkentröpfchen braucht es eine Million, um daraus einen Regentropfen mit einem Durchmesser von zwei Millimetern zu bilden. Und weil die Wolkentröpfchen so extrem klein sind, reicht schon ein kaum merklicher Aufwind, damit sie in der Schwebe bleiben können.

Zu Beginn der Wolkenentstehung reichen schon die aufsteigenden feuchten Luftmassen aus, um die Wolken oben zu halten. Wenn der Wasserdampf in einer bestimmten Höhe zu Wassertröpfchen kondensiert – also flüssig wird –, passieren zwei Dinge: Durch die Kondensation wird Wärme frei, was einen weiteren Schub nach oben ergibt. Und gleichzeitig sind die gebildeten Tröpfchen noch so klein, dass sie nicht einfach schon als Regen herunterplumpsen können. Das hat zwei Gründe: Die kleinen Wolkentröpfchen fallen nicht zügig nach unten, sondern schweben kaum merklich Richtung Boden – mit nur 1,2 Zentimetern pro Sekunde bei den ganz kleinen Tröpfchen. Wenn solch ein Tröpfchen doch mal zu tief absinkt, dann kommt es meistens gar auf der Erde an, sondern verdunstet wieder – ohne, dass es regnet.

In dem einzigartigen vertikalen Windkanal der Universität Mainz können die Forscher einzelne Tropfen in der durchsichtigen Röhre schweben lassen und sich so eine Wolke ins Labor holen. Die faszinierenden Aufnahmen von schwebenden Wassertröpfchen und warum Wolken doch irgendwann "herunterfallen", seht ihr im Film.