Hoe ontstaan hagelbuien?
In de lente kunnen we plotseling worden gebombardeerd door hagelbuien. Maar hoe ontstaan die ijsbrokken als het verder zacht weer is?
Hagel ontstaat meestal in grote donderwolken met onderkoelde waterdruppels.
Onderkoeld water is vloeibaar, al is de temperatuur onder het vriespunt, en kan wel -48 °C koud zijn voor het bevriest. Het verschijnsel komt het meest voor bij piepkleine waterdruppels in de atmosfeer, zogeheten wolkendruppels.
Trillingen vormen ijs
De druppels bevriezen niet doordat ze uit heel schoon water bestaan. Daarin ontbreken de zogeheten nucleatiekernen, waar de ijskristallen omheen ontstaan. Dit kunnen bijvoorbeeld microscopische stofkorrels zijn, die in de druppel zijn gevangen.
Maar als het water voordat het afkoelt door hevige bewegingen wordt verstoord, kunnen er ook zonder nucleatiekernen ijskristallen ontstaan.
Botsingen laten hagelstenen groeien
1. Druppel wordt omhoog geblazen
Een gewone regendruppel met een temperatuur boven het vriespunt stijgt in een opwaartse luchtstroom op en passeert het punt waar de temperatuur onder nul komt.
2. Bol ijs wordt gevormd
Twee onderkoelde waterdruppels botsen op elkaar en vormen een microscopisch ijsbolletje. Dit botst op andere druppels en wordt telkens iets groter en zwaarder.
3. Zware hagelsteen valt
Op den duur is de hagelsteen zo zwaar dat de opwaartse luchtstroom hem niet meer kan dragen. Dan valt hij op de grond – vaak met miljoenen andere hagelstenen, die samen een hagelbui vormen.
Hoe hoger in de atmosfeer, hoe kouder het wordt, en daardoor kunnen krachtige opwaartse winden de waterdruppeltjes tot een hoogte brengen waar de temperatuur onder nul is.
Hagelseizoen begint in de lente
Op onze breedtegraden gebeurt dat in de lente en zomer doorgaans een paar kilometer boven het aardoppervlak. En doordat grote regenwolken 12 kilometer hoog kunnen zijn, ligt de temperatuur in het grootste deel van de wolk onder het vriespunt.
Als de onderkoelde druppels in de wolk op elkaar botsen, is dat genoeg om ze te verstoren, waardoor ze ijskristallen gaan vormen.
Deze hagelstenen zijn klein vergeleken met de grootste hagelsteen ter wereld, die een diameter van 15 cm had en 700 gram woog.
De eerste kristallen vormen een microscopische kern, waar meer kristallen omheen ontstaan. Daarna groeit de hagelsteen snel, als hij op meer onderkoelde waterdruppels botst – tot hij zo zwaar is dat hij op de grond valt.
In extreme gevallen kan een hagelsteen voor hij de aarde raakt een diameter krijgen van ruim 15 centimeter.