एक सामान्य बादल में सैकड़ों टन पानी हो सकता है

अच्छे मौसम के एक क्यूम्यलस बादल में लगभग 500 मीट्रिक टन तरल पानी हो सकता है, अगर उसका आयतन करीब 1 km³ हो। यह अनुमान प्रति घन मीटर लगभग 0.5 g तरल पानी मानकर और इसे पूरे बादल के आयतन से गुणा करके निकाला जाता है; अमेरिकी भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण का बादल के वज़न का अनुमान (नए टैब में खुलता है) भी इसी तरह की गणना का उपयोग करता है।

यह कुल मात्रा सुनने में ऐसे लगती है जैसे पानी की कोई बड़ी खेप बरसने को तैयार हो। लेकिन इस अनुमान में तरल पानी की नन्ही-नन्ही बूंदें शामिल हैं, कोई तालाब या ठोस पिंड नहीं। बादल के बाकी आयतन में हवा होती है, और बूंदों के हवा में बने रहने की वजह समझने में यह हवा अहम है।

सबसे पहले, बादल का आयतन तय करें

बादलों के ऊपरी हिस्से ऊबड़-खाबड़ और आधार कुछ सपाट होते हैं, और उनके किनारे साफ़ आकाश में घुलते जाते हैं। एक कामचलाऊ अनुमान के लिए, अच्छे मौसम के ऐसे क्यूम्यलस बादल की कल्पना करें जो लगभग 1 km चौड़ा, 1 km गहरा और 1 km ऊँचा हो। इसे घन मानने पर इसका आयतन करीब 1 km³, यानी 1 billion m³ होगा। राष्ट्रीय मौसम सेवा की बादलों पर मार्गदर्शिका (नए टैब में खुलता है) बताती है कि ऊपर उठती नम हवा से बादल कैसे बनते हैं।

यह मॉडल बादल के भीतर के अंतर को नज़रअंदाज़ कर देता है: कुछ हिस्सों में दूसरों से ज़्यादा बूंदें होती हैं, जबकि धुंधले किनारे आसपास की हवा में मिल जाते हैं। पूरे आयतन में पानी की औसत मात्रा लागू करने से गणना आसान हो जाती है—बिना यह दावा किए कि बादल का हर हिस्सा एक जैसा दिखता है या उसमें पानी की मात्रा समान है।

किसी प्रसिद्ध स्थल के पास 1 km की दूरी की कल्पना करना आसान है। बुर्ज ख़लीफ़ा 828 m (2,720 ft) ऊँचा है; अगर उस मीनार को बादल की अनुमानित चौड़ाई के बगल में रखें, तो वह एक किनारे से दूसरे किनारे तक लगभग पहुँचेगी, लेकिन पूरी तरह नहीं। बादल का क्षैतिज फैलाव सिर के ऊपर फैला एक बड़ा क्षेत्र है, ज़मीन पर खड़ी कोई मीनार नहीं।

प्राकृतिक स्थल भी पैमाने का एक और अंदाज़ देते हैं। बिग डैडी ड्यून 325 m (1,070 ft) ऊँचा है—यह हाइपेरियन से लगभग 2.8 गुना ऊँचा है, जो 116 m (380 ft) ऊँचा रेडवुड वृक्ष है। उनकी अलग-अलग आकृतियों से बादल के किलोमीटर-चौड़े फैलाव की तुलना ज़मीन से मापी गई ऊँचाइयों के साथ करना आसान होता है।

आयतन को उसमें मौजूद पानी की मात्रा से गुणा करें

इस मॉडल में हर घन मीटर में लगभग 0.5 g तरल पानी (नए टैब में खुलता है) माना गया है। इस मात्रा को बादल के 1 billion m³ से गुणा करें: 0.5 g/m³ × 1,000,000,000 m³ = 500,000,000 g। यह 500,000 kg, यानी करीब 500 मीट्रिक टन तरल पानी होता है।

गणना को समझने का एक और तरीका है बादल को छोटे-छोटे घनों में बाँटकर देखना, जिनकी हर भुजा 1 m लंबी हो। हर घन में सिर्फ आधा ग्राम पानी है, लेकिन मॉडल में ऐसे 1 billion घन मीटर हैं। बहुत बड़े आयतन में बार-बार जुड़ने वाली छोटी मात्रा से कुल मात्रा बड़ी हो जाती है।

यह वही बुनियादी तरीका है जिसका इस्तेमाल अनुमान लगाने की तरकीबों में होता है: कोई आयतन चुनें, अनुमान लगाएँ कि उसकी हर इकाई में कितनी चीज़ है, फिर गुणा करें। इससे केवल तरल पानी का अनुमान मिलता है। इसमें उसी जगह को भरने वाली हवा शामिल नहीं है।

बादल में हवा की मात्रा भी बहुत विशाल होती है

समुद्र तल के पास एक घन मीटर हवा का द्रव्यमान करीब 1.2 kg (नए टैब में खुलता है) होता है। इसलिए मॉडल के 1 billion m³ में करीब 1.2 billion kg हवा होगी, यानी 1.2 million मीट्रिक टन। यह अनुमानित तरल पानी के द्रव्यमान से लगभग 2,400 गुना है।

बूंदें उस हवा में मिली होती हैं; वे उसकी जगह नहीं लेतीं। अमेरिकी भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण के मुताबिक, नम हवा अपने आसपास की सूखी हवा से कम घनी भी हो सकती है। जलवाष्प उन नाइट्रोजन और ऑक्सीजन अणुओं से हल्की होती है जिनकी जगह वह लेती है, और तापमान का अंतर भी इस बात को प्रभावित करता है कि हवा ऊपर उठेगी या नीचे बैठेगी।

इसलिए बादल को कोई छिपा हुआ खोल सहारा देकर नहीं थामता। वह वायुमंडल का एक ऐसा क्षेत्र है जहाँ पानी की बूंदें चलती हवा के साथ बहती हैं। पानी का कुल द्रव्यमान बड़ा हो सकता है, जबकि बादल का हर हिस्सा हवा के कहीं बड़े आयतन में फैली हल्की धुंध बना रहता है।

सैकड़ों टन पानी एक साथ क्यों नहीं बरसता

बादल की एक सामान्य बूंद लगभग 20 micrometres चौड़ी (नए टैब में खुलता है) होती है। इंसान का एक बाल लगभग 70 µm चौड़ा होता है, इसलिए हर बूंद उस परिचित बाल से बहुत छोटी होती है। गुरुत्वाकर्षण बूंदों को नीचे खींचता है, लेकिन उनका बेहद छोटा आकार हवा के प्रतिरोध को उनकी गिरने की गति धीमी करने देता है; ऊपर उठती हवाएँ और अशांति उन्हें हवा के साथ चलाए रख सकती हैं।

नम हवा ऊपर उठकर ठंडी होती है, तो बादल बनते हैं और पानी संघनित होकर बूंदों में बदलता है। जहाँ हवा चलती है या सूख जाती है, वहाँ बूंदें वाष्पित हो जाती हैं और बादल का दिखाई देने वाला किनारा धुँधला पड़ जाता है। क्यूम्यलस बादल का चमकीला, साफ़ दिखने वाला शीर्ष और उसका फटा-सा किनारा बदलती हवा और नमी के संकेत हैं, कोई स्थिर रूपरेखा नहीं।

जब बूंदें या बर्फ़ के कण इतने बड़े हो जाते हैं कि गिर सकें, तो वे बारिश या अन्य वर्षण के रूप में नीचे आ सकते हैं। यह प्रक्रिया हवाई जहाज़ों और गुब्बारों को ऊपर उठाने वाली प्रक्रिया से अलग है, जो उनके आवरण के भीतर उत्प्लावकता पर निर्भर करती है। बादल का कोई आवरण नहीं होता; उसकी बूंदें आसपास की हवा के साथ चलती हैं।

ज़मीन से क्यूम्यलस बादल को देखें: उसका सफ़ेद शीर्ष नीले आकाश के सामने उभरता है, जबकि उसका फटा-सा किनारा धीरे-धीरे धुँधला पड़ता है और धुंध नज़र से ओझल हो जाती है।