Загадка облаков

Я лечу на самолете из Миннеаполиса в Нью-Йорк. Внизу — сплошное покрывало белых облаков. Они лежат как белая твердь, ровной границей разделяющая линию горизонта. Сверху — солнце и голубое небо, внизу — сумерки и мелкий дождик. Все это, казалось бы, логично объясняется классической физикой, перепадами температур и давления воздуха.

Но вот что удивительно — висящие клочья тумана вдруг сменяются грандиозными облачными структурами. Они громоздятся в небе в виде башен, причудливых замков, огромных куполов, нагроможденных друг на друга. Эти структуры висят в небе, совершенно обособлено от окружающего пространства, одинокие и неподвижные в своей грандиозности. Кажется, что можно войти в эти небесные чертоги и оказаться в окружении прекрасных белоснежных ангелов в развивающихся одеждах.

Очевидно, что эти облака представляют собой сложные упорядоченные структуры. Они каким-то образом формируются из сконденсированного пара и в течение длительного времени сохраняют свою форму. Это яркий пример перехода от хаоса к упорядоченному состоянию. Раз этот переход происходит — значит, он является энергетически выгодным.

А теперь вспомним, что для перехода воды во все более упорядоченное состояние требуется не добавлять энергию, а отнимать. Пар для конденсации в жидкость необходимо охладить, жидкость переходит в лед при понижении температуры — значит, упорядоченное состояние при определенных условиях оказывается более энергетически выгодным, чем хаотическое. А вот для перехода к менее упорядоченному состоянию — изо льда в жидкость, из жидкости в пар — требуется прикладывать энергию.

Следовательно, для конденсированного пара — облаков — выгодно образование структур, твердой воде выгодно принимать форму совершенного кристалла, и процесс упорядочивания происходит, как только для этого формируются оптимальные условия.