Kaj lahko pove fizik o ekstremnih vremenskih pojavih -

7. junija 2018 smo bili priča silovitemu neurju s točo velikosti teniske žoge, ki je razbijala opeko in poškodovala strehe v Črnomlju in okolici. Da taka toča nastane, morajo v oblačni fronti obstajati dimniki zelo hitro dvigajočega se zraka, da obdrži skupke ledu v zraku toliko časa, da se krogla lahko formira. Ocenimo, kolišna je potrebna hitrost dvigajočega se zraka v takem dimniku.

Predpostavimo, da ledena krogla s s premerom 6 cm miruje. Nanju delujeta teža, ki znaša

$F_g=\rho Vg=910 \frac{kg}{m^3}\cdot \frac{4}{3}3,14\cdot (0,03m)^3\cdot 9,81 \frac{m}{s^2}=1,0 N,$

in sila upora $F_u$ , ki jo zaradi turbulentnega gibanja računamo po kvadratnem zakonu, torej

$F_u=cS\frac{\rho v^2}{2}.$

Pri tem je $c$ koeficient upora, ki znaša za kroglo $0,2-0,5,$ $S=\pi r^2$ presek krogle, $\rho=1,2\frac{kg}{m3}$ gostota zraka in $v$ hitrost zraka, ki jo želimo izračunati.

Izenačimo

$F_g=F_u$

in iz te enačbe izrazimo hitrost dvigajočega se zraka. Dobimo

$v=\sqrt{\frac{2F_g}{cS\rho}}=54\frac{m}{s}.$

Zrak v takem dimniku se torej dviguje s hitrostjo čez 100km/h! Od kod taka hitrost navzgor? Tudi na to da fizika odgovor. Zrak je topel in vlažen. Najprej se dviga zato, ker je toplejši od okolice. Med dviganjem se najprej ohladi, a ko njegova temperatura pade pod rosišče, izgubi del vlage, prejme izparilno toploto te vlage, se znova segreje in dvigne. Tako se dimnik vzdržuje, dokler je v zraku še kaj vlage. Če se izločene kapljice dvignejo na višino, kjer je temperatura pod lediščem, nastanejo ledeni kristali, ki večkrat potujejo po dimniku tako navzgor kot navzdol, dokler ne postanejo pretežki. Če se na poti do površja stalijo, pada dež, sicer pa toča.