Καταρχήν ευχαριστούμε για την ερώτηση σου ! Το γεγονός ότι το νερό στεραιοποιείται στους 0 βαθμούς Κελσίου είναι καθαρά θέμα σύμβασης καθώς από το 1744 “Ως 0^ο C oρίζεται η θερμοκρασία που παγώνει το νερό και ως 100^ο C η θερμοκρασία που αυτό βράζει”. Φυσικά επείδη σε κάποιες χώρες όπως η Αμερική που πρέπει να μετράν με διαφορετικό τρόπο από όλοι οι υπόλοιπες χρησιμοποιείται η κλίμακα Fahrenheit στην όποια το παγώνει στους 32 ^ο F και βράζει στους 212 ^ο F . Τέλος υπάρχει και η κλίμακα Kelvin όπου ως 0 θεωρείται “το απόλυτο 0″ η μικρότερη θερμοκρασία που μπορεί να δημιουργηθεί στο σύμπαν ενώ κατα τα άλλα 1 ^ο Κ = 1 ^ο C

Από φυσικής άποψης τώρα… οι καταστάσεις της ύλης έχουν να κάνουν με ένα μέγεθος που ονομάζεται εντροπία η οποία εκφράζει το μέτρο της αταξίας ενός συστήματος . Έτσι ενώ τα μόρια των υγρών και των αερίων κινούνται γρήγορα και άτακτα στα στερεά επικρατεί σχετική σταθερότητα. Η εντροπία μακροσκοπικά εξαρτάται από :

• Την θερμοκρασία (για αυτό το λόγο όταν πχ θερμαίνουμε ένα υλικό περνάει από την υγρή στη αέρια φάση)
• Και τον τύπο του υλικού (για αυτό τα διάφορα στοιχεία παγώνουν σε διαφορετικές θερμοκρασίες)

Για αυτό υπάρχουν υλικά που στρεραιοποιούνται σε θερμοκρασία δωματίου όπως το παραπάνω διάλυμα οξικού νατρίου και άλλα που βράζουν στους 3.2 Kelvin όπως το υγρό ήλιο*.

Στο παρακάτω βίντεο μπορείς να δεις τη διαδικασία με την οποία το νερό στεραιοποιείται και γίνεται κρύσταλος :

Hint : Το υγρό ήλιο είναι ένα πολύ ακριβό υγρο που χρησιμοποιείται όπου απαιτείται ψύξη σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες (πχ σε υπεραγώγημα υλικά)

Hint 2 : Το παραπάνω υγρό για την ακρίβεια δεν παγώνει ακαριαία σε θερμοκρασία δωκατίου αλλά λαμβάνει χώρα το supper cooling effect που θα αναλύσουμε κάποια άλλη στιγμή γιατί συμβαίνει.

Η σκοτεινή ύλη, όπως λέει και το όνομά της, είναι ύλη που δεν μπορούμε να δούμε. Και για αυτό το λόγο είναι άγνωστη σε εμάς. Υπάρχουν θεωρίες για το από τι αποτελείται, αλλά, αφού δεν έχει παρατηρηθεί, δεν μπορούμε να είμαστε σίγουροι. Γιατί, λοιπόν, πιστεύουμε ότι υπάρχει αυτή η σκοτεινή ύλη αφού δεν μπορούμε να τη δούμε; Και ίσως ακόμη πιο περίεργο είναι το μεγάλο της ποσοστό, γιατί λοιπόν;

Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να παρατηρηθεί κάτι, ο πιο απλός είναι να το δούμε, όμως αντί να δούμε το ίδιο μπορούμε να παρατηρήσουμε τα αποτελέσματα της αλληλεπίδρασής του με το περιβάλλον του. Όταν περπατάμε σε ένα σκοτεινό διάδρομο μπορεί να μην μπορούμε να δούμε, όμως ψηλαφίζοντας μπορούμε να καταλάβουμε ότι υπάρχουν οι τοίχοι γύρω μας. Δεν τους είδαμε, αλλά το γεγονός ότι στο χέρι μας παρουσιάζεται μια αντίσταση μας λέει ότι κάτι υπάρχει κάτι που το εμποδίζει. Θεωρητικά δεν ξέρουμε καν ότι είναι τοίχος, αλλά η εμπειρία μας λέει ότι μάλλον είναι τοίχος.

Παρόμοια δεν βλέπουμε την σκοτεινή ύλη, αλλά βλέπουμε την βαρυτική της επίδραση. Αν δεν συνυπολογίσουμε την σκοτεινή ύλη δεν μπορούμε να εξηγήσουμε γιατί τα άστρα ενός γαλαξία είναι δέσμια. Αν, όμως, δεν είναι δέσμια σημαίνει ότι το ότι είναι μαζί είναι τυχαίο. Αλλά υπήρχε αρκετός χρόνος για να διαφύγουν και το γεγονός ότι δεν το έχουν κάνει μας οδηγεί στο συμπέρασμα ότι πράγματι είναι δέσμια.

Το ίδιο συμβαίνει και με τα συστήματα γαλαξιών, χωρίς την σκοτεινή ύλη δεν μπορούμε να εξηγήσουμε γιατί είναι δέσμια. Όμως σε αυτή την περίπτωση η συγκέντρωση δεδομένων είναι πιο δύσκολη.

Τέλος, όπως η εμπειρία μας, μας λέει ότι αυτό που ψηλαφίζουμε στο σκοτεινό διάδρομο είναι ένας τοίχος, υπάρχουν θεωρίες για το από τι αποτελείται η σκοτεινή ύλη, όπως αναφέραμε παραπάνω. Κάποια από τα σώματα που θεωρούμε ότι την απαρτίζουν είναι: τα νετρίνα, γαλάζιοι γίγαντες (άστρα) αρκετά αχνοί για να τους δούμε, μαύρες τρύπες, αστέρες νετρονίων, λευκοί νάνοι κ.ά.. Το ερώτημα είναι αν αυτά είναι αρκετά για να εξηγήσουν το μεγάλο ποσοστό της σκοτεινής ύλης ή υπάρχει και κάτι που είναι άγνωστο σε εμάς.

Και πάλι σημαντικό ρόλο παίζουν οι περιοχές Weiss και ο προσανατολισμός των μαγνητικών τους ροπών. Χτυπώντας ένα μαγνήτη (το χτύπημα πρέπει να είναι αρκετά δυνατό, π.χ. με σφυρί) του δίνουμε ενέργεια, παρόμοια με τη θερμότητα. Αυτή η ενέργεια αποδιατάσσει τις περιοχές Weiss στο σημείο του χτυπήματος, αλλάζοντας την μαγνητική τους ροπή. Έτσι η κατεύθυνση των μαγνητικών ροπών γίνεται τυχαία (αυξάνεται η εντροπία) και στατιστικά αλληλοαναιρούνται, παρομοίως με την περίπτωση της θέρμανσης. Με αυτόν τον τρόπο ο μαγνήτης χάνει της μαγνητικές του ιδιότητες.

Για να κατανοήσουμε το φαινόμενο πρέπει να δούμε πώς είναι η δομή ενός μαγνήτη. Σε κάθε μαγνήτη υπάρχουν μικρές περιοχές, μεγέθους 10^-3 με 10^-5 mm, που ονομάζονται περιοχές Weiss. Οι περιοχές Weiss μοιάζουν κάπως έτσι:

Κάθε μια από αυτές τις περιοχές έχει μια μαγνητική ροπή. Στους μαγνήτες όλες οι περιοχές είναι προσανατολισμένες προς μια κατεύθυνση (την ίδια που τελικά έχει ολόκληρος ο μαγνήτης και παρατηρούμε). Οπότε μοιάζει κάπως έτσι:

Όλα αυτά συμβαίνουν όσο αφήνουμε τον μαγνήτη μόνο του, ας δούμε όμως τι συμβαίνει όταν τον θερμάνουμε. Με την αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνεται η εντροπία του μαγνήτη. Η εντροπία εκφράζει το μέτρο της αταξίας σε ένα σύστημα. Δηλαδή όσο πιο μεγάλη εντροπία έχει ένα σύστημα τόσο πιο χαοτικό είναι. Αυτό σημαίνει ότι οι  μαγνητικές ροπές των περιοχών Weiss θα αρχίσουν να έχουν τυχαίο προσανατολισμό. Όσο πιο μεγάλη οι θερμοκρασία τόσο πιο “τυχαία” θα είναι τα αποτελέσματα. Οι περιοχές Weiss τώρα θα μοιάζουν κάπως έτσι:

Όταν πια η εντροπία είναι αρκετά μεγάλη (μεγάλη “τυχαιότητα”) τότε η επιρροή της κάθε περιοχής στην άλλη θα έχει αμελητέα αποτελέσματα. Όταν επέλθει αυτό το σημείο τότε τα αποτελέσματα θα είναι τελείως τυχαία και στατιστικά  οι μαγνητικές ροπές τους θα αλληλοαναιρούνται. Έτσι ο μαγνήτης θα χάσει τις μαγνητικές του ικανότητες.

Μέχρι η θερμοκρασία να φτάσει σε αυτό το επίπεδο ο μαγνήτης θα εξασθενεί σιγά-σιγά καθώς η αλληλεπίδραση μεταξύ των περιοχών θα έχει ακόμα κάποια αποτελέσματα, τα οποία σιγά-σιγά εξασθενούν.

Μία από τις προβλέψεις της γενικής θεωρίας της σχετικότητας ήταν ότι η βαρύτητα μπορεί να επηρεάσει την πορεία του φωτός, ακόμη κι αν τα φωτόνια έχουν μηδενική μάζα ηρεμίας. Και αυτό το φαινόμενο επιβεβαιώθηκε παρατηρώντας ένα άστρο κατά τη διάρκεια μιας έκθλιψης ηλίου.

Στην παραπάνω ιδιότητα της βαρύτητας οφείλεται και το φαινόμενο του δακτυλιδιού του Einstein. Όταν μια δέσμη φωτός περάσει μέσα από ένα βαρυτικό πεδίο τότε θα αλλάξει η πορεία της όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα:

Αν τώρα φανταστούμε ότι η φωτεινή πηγή βρίσκεται πίσω από το γαλαξία, στην ίδια ευθεία με εμάς και το γαλαξία, τότε θα συμβεί το παρακάτω:

(Το σχήμα δυστυχώς δεν είναι καλό,
αλλά μόνο με το Paint δεν μπορούσα να κάνω κάτι καλύτερο.
Αν βρω κάτι καλύτερο θα αντικατασταθεί)

Στην περίπτωση της δέσμης που βρίσκεται δεξιά βλέπουμε την φωτεινή πηγή να βρίσκεται σε μια συγκεκριμένη απόσταση δεξιά από το γαλαξία. Στην περίπτωση της δέσμης που βρίσκεται στα αριστερά θα βλέπουμε πάλι την ίδια πηγή αριστερά του γαλαξία, στην ίδια ακριβώς απόσταση με την προηγούμενη περίπτωση.

Αυτό τώρα στην πραγματικότητα είναι τρισδιάστατο, έτσι βλέπουμε μια φωτεινή ακτίνα να μας έρχεται από έναν κύκλο  (δακτυλίδι) που έχει ακτίνα που εξαρτάται από το πόσο ισχυρό είναι το βαρυτικό πεδίο που δημιουργεί ο γαλαξίας, την απόσταση της Γης με τον γαλαξία και την απόσταση της φωτεινής πηγής με τον γαλαξία.

Βέβαια είναι εξαιρετικά δύσκολο να βρεθούν Γη, γαλαξίας και φωτεινή πηγή στην ίδια ευθεία. Παρόλα αυτά ακόμα και με μικρές αποκλίσεις δημιουργείτε το δακτυλίδι, απλά δεν θα είναι ομοιόμορφο. Μια τέτοια περίπτωση είναι και της φωτογραφίας που είδαμε στην αρχή.

Πριν ξεκινήσει να λειτουργεί ο επιταχυντής LHC (Large Hadron Collider) στο CERN είχε ακουστεί από πολλούς ότι κινδυνεύαμε να μας “καταπιούν” οι μαύρες τρύπες που θα παράγονταν κατά τη λειτουργία του. Τελικά ο επιταχυντής μπήκε σε λειτουργία (παρά τα προβλήματα που αντιμετώπισε), οι μαύρες τρύπες δημιουργήθηκαν και εμείς βρισκόμαστε ακόμα εδώ. Όπως είχε προβλεφτεί οι μαύρες τρύπες, λόγω του μεγέθους τους, εξαϋλώθηκαν σε πολύ μικρό χρόνο.

Το φαινόμενο αυτό είναι καθαρά κβαντομηχανικό, η κλασική φυσική δεν είναι σε θέση να το εξηγήσει (καθώς τίποτα δεν είναι σε θέση να ξεφύγει από το βαρυτικό πεδίο μιας μαύρης τρύπας). Για τους μη μυημένους στην κβαντομηχανική αυτά που θα αναλύσω παρακάτω θα ακουστούν πολύ περίεργα. Παρόλα αυτά, είναι αυτό που πιστεύει η φυσική σήμερα και επιβεβαιώθηκε από το γεγονός ότι δεν μας έχει καταπιεί κάποια μαύρη τρύπα που παράχθηκε στον LHC. Αυτό το φαινόμενο είναι ένα καλό παράθυρο στον κόσμο της κβαντομηχανικής και αξίζει να διαβάσετε αυτό το άρθρο ακόμα και όσοι δεν είστε μυημένοι στην κβαντομηχανική!

Τη θεωρεία γύρω από αυτό το φαινόμενο την ανέλυσε ο Stephen Hawking. Τα επιμέρους φαινόμενα ήταν γνωστά πολύ πριν τον Hawking, αλλά αυτός τα συνδύασε για να προβλέψει αυτό το φαινόμενο.

Για να κατανοήσουμε αυτό το φαινόμενο πρέπει πρώτα να κατανοήσουμε τι σημαίνει κενό στην κβαντομηχανική. Κλασικά το κενό ήταν το απόλυτο τίποτα. Κβαντομηχανικά, όμως, το κενό είναι ένα μέρος που συμβαίνουν πολλά φαινόμενα. Δεν υπάρχει μηδενική ενέργεια, αλλά πεπερασμένη. Στο κενό δημιουργούνται και εξαϋλώνονται συνεχώς σωματίδια, κάτι που το επιτρέπει η αρχή απροσδιοριστίας του Heisenberg.

Η αρχή απροσδιοριστίας του Heisenberg είναι η:

Δx∙Δp≥ħ/2

η οποία απλά σημαίνει ότι δεν μπορούμε να καθορήσουμε συγχρόνως την θέση και την ορμή ενός σώματος με μεγαλύτερη ακρίβεια από ħ/2. Το νούμερο δεν είναι τόσο σημαντικό για εμάς αφού δεν ψάχνουμε αριθμητικά αποτελέσματα, αρκεί να θυμόμαστε ότι δεν μπορούμε να ξέρουμε την ορμή και τη θέση ενός σώματος συγχρόνως με απόλυτη ακρίβεια.

Με τη χρήση μαθηματικών μπορούμε να μετατρέψουμε τη σχέση μεταξύ αβεβαιότητας της θέσης και αβεβαιότητας της ταχύτητας σε σχέση αβεβαιότητας της ενέργειας και αβεβαιότητας του χρόνου. Χωρίς νούμερα πάλι, απλά μας ενδιαφέρει ότι αυτά τα δύο δεν μπορούν να έχουν μηδενική αβεβαιότητα συγχρόνως.

Η αβεβαιότητα, όμως, δεν είναι απλά μια αδυναμία του ανθρώπου να πάρει σωστές μετρήσεις, αλλά ένα φυσικό φαινόμενο (ούτε η φύση είναι σίγουρη για την ποσότητα των δύο μεγεθών!!!). Κι αυτό της δίνει τη δυνατότητα να “σπάσει” την αρχή διατήρησης της ενέργειας, αρκεί αυτή η διαδικασία να γίνει πάρα πολύ γρήγορα ούτως ώστε το γινόμενο ΔΕ∙Δt να μην ξεπερνά την ποσότητα ħ/2 (αυτή είναι η ποσότητα που βγαίνει μαθηματικά). Έτσι η φύση μπορεί να “δανειστεί” μια ποσότητα ενέργειας, αρκεί να την επιστρέψει πίσω αρκετά γρήγορα.

Όμως, ο Einstein μας είπε ότι η ενέργεια και η ύλη είναι οι δύο πλευρές του ίδιου νομίσματος. Η ενέργεια μπορεί να μετατραπεί σε ύλη και το αντίστροφο. Έτσι, η ενέργεια που “δανείζεται” η φύση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη λεγόμενη δίδυμη γένεση. Κατά τη δίδυμη γένεση ένα ποσό ενέργειας μετατρέπεται σε ένα ζεύγος σωματιδίων αποτελούμενο από ένα σωματίδιο και το αντισωματίδιό του. Αν η ενέργεια αυτή υπήρχε τότε τα σωματίδια αυτά θα συνεχίσουν να υπάρχουν, αν όμως η φύση “δανείστηκε” αυτή την ενέργεια τότε το ζεύγος σωματιδίων εξαϋλώνεται σε ένα χρόνο Δt (ανάλογο του ΔΕ). Στο φαινόμενο που μελετάμε μας ενδιαφέρει η δεύτερη περίπτωση.

Έτσι, ακόμα και γύρω από τις μαύρες τρύπες (όπως και παντού) η φύση συνεχώς δανείζεται ποσότητες ενέργειας, δημιουργεί ένα ζεύγος σωματιδίων και στη συνέχεια αυτά τα σωματίδια εξαϋλώνονται. Για να εξαϋλωθούν, όμως, πρέπει αυτά τα σωματίδια να ξαναβρεθούν στο ίδιο σημείο. Αυτό κανονικά δεν είναι πρόβλημα, αλλά στις μαύρες τρύπες υπάρχει περίπτωση ένα από τα δύο σωματίδια να πέσει μέσα της. Κι έτσι δεν μπορεί να της διαφύγει για να εξαϋλωθεί με το ζεύγος του.

Με αυτόν τον τρόπο ένα σωματίδιο που δημιουργήθηκε με “δανεική” ενέργεια, συνεχίζει να υπάρχει, καθώς δεν μπορεί να εξαϋλωθεί αφού περάσει χρόνος Δt. Αυτό, όμως, δεν μπορεί να το επιτρέψει η φύση, παραβιάζει την αρχή διατήρησης της ενέργειας. Κάποιος πρέπει να δώσει την ενέργεια. Και αυτό το κάνει η μαύρη τρύπα, αφού αυτή απορρόφησε το άλλο σωματίδιο. Έτσι η μαύρη τρύπα απορροφώντας το σωματίδιο χάνει ενέργεια, άρα χάνει και μάζα. Αυτό ονομάζεται ακτινοβολία Hawking.

Οι δίδυμες γενέσεις γίνονται με κάποιο συγκεκριμένο ρυθμό και η πιθανότητα ενός σωματιδίου να απορροφηθεί από τη μαύρη τρύπα είναι επίσης συγκεκριμένη. Έτσι μπορεί να υπολογιστεί ο χρόνος ζωής μιας μαύρης τρύπας, αφού όταν θα χάσει όλη της τη μάζα θα εξαϋλωθεί.

Ακολουθεί ένα βίντεο για τον LHC:

Το φαινόμενο αυτό μπορεί να εξηγηθεί από τη φυσική και δεν είναι ανάγκη να καταφεύγουμε σε θεωρίες περί ψεκασμών. Υπάρχουν δύο φαινόμενα που συμβάλουν στο σχηματισμό της ουράς. Το ένα είναι η υγροποίηση των υδρατμών λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας και το δεύτερο η υγροποίηση λόγω της διαφοράς πίεσης. Ας τα εξετάσουμε ένα-ένα.

Αρχικά ας δούμε τους κινητήρες του αεροπλάνου. Η καύση υδρογονανθράκων παράγει κυρίως διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Αυτό που μας ενδιαφέρει περισσότερο είναι το νερό που ελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα. Επίσης, κατά τη λειτουργία των κινητήρων αυξάνεται πολύ η θερμοκρασία τους, οπότε το νερό, που παράγεται, είναι σε μορφή υδρατμών. Όταν, όμως, έρχεται σε επαφή με τον ατμοσφαιρικό αέρα η θερμοκρασία πέφτει απότομα. Έτσι οι υδρατμοί υγροποιούνται ή μπορεί ακόμα και να σχηματίσουν κρυστάλλους πάγου (ανάλογα με τη θερμοκρασία).  Το υγροποιημένο (ή κρυσταλλοποιημένο) νερό στη συνέχεια σχηματίζει τα σύννεφα που βλέπουμε ως ουρά πίσω από το αεροπλάνο. Επιπλέον, τα υπόλοιπα καυσαέρια βοηθούν στη συγκέντρωση του νερού σε ένα σημείο (μεγάλες σταγόνες βροχής είναι ένδειξη μολυσμένης ατμόσφαιρας). Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα στους υδρατμούς που αποβάλλονται από το αεροπλάνο και την ατμόσφαιρα τόσο πιο έντονο είναι το φαινόμενο. Παρόμοιο φαινόμενο συμβαίνει και όταν βλέπετε τα χνώτα σας μια πολύ κρύα μέρα.

Το δεύτερο φαινόμενο κατά το οποίο σχηματίζεται αυτή η ουρά συμβαίνει λόγω της διαφορά πίεσης που δημιουργείται στα φτερά του αεροπλάνου. Τα φτερά, λόγω του σχήματός τους, δημιουργούν μια διαφορά πίεσης ανάμεσα στον αέρα που βρίσκεται στο πάνω μέρος τους και στον αέρα που βρίσκεται στο κάτω μέρος τους (και αυτός είναι ο λόγος που πετάνε). Αυτή η διαφορά πίεσης σχηματίζει δίνες και δεν εξομαλύνεται με το που φύγει το αεροπλάνο από την περιοχή, αλλά παραμένει για αρκετό χρονικό διάστημα. Αυτές οι δίνες είναι πολύ δύσκολο να παρατηρηθούν εκτός αν ο παρατηρητής βρίσκεται πολύ κοντά τους, οπότε είναι σχεδόν αδύνατο να παρατηρηθούν από το έδαφος. Όμως οι δίνες μειώνουν την πίεση και τη θερμοκρασία και αν στην περιοχή εκείνη υπάρχουν αρκετοί υδρατμοί τότε υπάρχει περίπτωση η μείωση της πίεσης και της θερμοκρασίας να είναι αρκετή για να υγροποιηθούν οι υδρατμοί. Έτσι σχηματίζονται πάλι σύννεφα τα οποία είναι πλέον ορατά.

Το πρώτο φαινόμενο είναι αρκετά πιο έντονο από το δεύτερο και συμβαίνει πολύ πιο συχνά. Οι περισσότερες περιπτώσεις σχηματισμού ουράς πίσω από ένα αεροπλάνο οφείλονται στη διαφορά θερμοκρασίας των υδρατμών που αποβάλει το αεροπλάνο και της ατμόσφαιρας.

Οι υποστηριχτές της θεωρίας των αεροψεκασμών ισχυρίζονται ότι τα φαινόμενα που περιγράφω παραπάνω δημιουργούν μικρές ουρές και διαρκούν πολύ λίγο. Αυτό δεν είναι αλήθεια, αυτά τα φαινόμενα είναι αρκετά για να εξηγήσουν και τα μεγαλύτερης διάρκειας και μεγέθους. Αυτό που αλλάζει είναι η θερμοκρασία της ατμόσφαιρας με αποτέλεσμα να δημιουργούνται διαφορετικά είδη σύννεφων (με υγρό νερό ή κρυστάλλους πάγου/αλλάζει η πυκνότητα κτλ.).

Το παρακάτω βίντεο χρησιμοποιείται από τους υποστηριχτές της θεωρίας των αεροψεκασμών ως απόδειξη για την ύπαρξή τους:

Εγώ αυτό που παρατηρώ είναι ότι πράγματι υπάρχουν αρκετά είδη διαφορετικών ουρών, όμως αεροπλάνα που πετάνε περίπου την ίδια ώρα, στο ίδιο υψόμετρο και στις ίδιες συνθήκες (μέσα σε σύννεφο ή όχι) σχηματίζουν παρόμοιες ουρές.

Τα σύννεφα παίζουν μεγάλο ρόλο στον καιρό και στο κλίμα. Και για αυτό τον λόγο σήμερα υπάρχουν πολλές επιστημονικές αποστολές που μελετάνε τα σύννεφα, καθώς δεν γνωρίζουμε πώς ακριβώς επηρεάζουν τον καιρό και το κλίμα λόγω της περίπλοκης φύσης τους. Παρόλα αυτά, αν και δεν γνωρίζουμε τον ακριβή μηχανισμό, γνωρίζουμε ότι παίζουν διπλό ρόλο στην διαμόρφωση της θερμοκρασίας που έχει η Γη. Κατά πρώτων ανακλούν ένα μέρος την ηλιακής ακτινοβολίας πίσω στο διάστημα (μειώνοντας την συνολική θερμοκρασία της Γης) και κατά δεύτερον παίζουν σημαντικό ρόλο στο φαινόμενο του θερμοκηπίου (αυξάνοντας την συνολική θερμοκρασία της Γης). Δεν θέλω να μπω σε λεπτομέρειες και απλά θα αναφέρω ότι το ποιος ρόλος θα υπερισχύσει εξαρτάται από τα χαρακτηρίστηκα του κάθε σύννεφου και πολλά από αυτά είναι στόχος της έρευνας που γίνεται. Συνολικά, πάντως, στη Γη φαίνεται ότι τα σύννεφα μειώνουν την θερμοκρασία της Γης.

Αφού τώρα ξέρουμε τους δύο ρόλους των σύννεφων, μπορούμε εύκολα να δούμε ότι κατά τη διάρκεια της νύχτας παίζουν μόνο ένα ρόλο, παγιδεύουν την υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέμπει η Γη (φαινόμενο του θερμοκηπίου). Έτσι, κατά τη διάρκεια της νύχτας, τα σύννεφα συγκρατούν τη θερμοκρασία που απορρόφησε η Γη κατά τη διάρκεια της ημέρας.

Για αυτό το λόγο τις νύχτες με ξαστεριά η Γη χάνει με μεγαλύτερο ρυθμό θερμότητα. Και για αυτό έχει περισσότερο κρύο.

Όπως ξέρουμε  εκτός από την ένοια της μάζας υπάρχει και αυτή της ενέργειας η οποία μπορεί να είναι χημική,ηλεκτρική,μηχανική,πυρινική κτλπ.  και μπορεί να μετατρέπεται από τη μια μορφή στην άλλη μέσα από διάφορες  φυσικές διεργασίες. Ο Mayer το 1842 μελετώντας τέτοιου είδους φαινόμενα διαπίστωσε ότι και η ενέργεια διατηρέιται κατα τη διάρκεια των χημικών αντιδράσεων διατυπώνοντας την αρχή αυθαρσίας της ενέργειας.

Τόσο οι παραπάνω παρατηρήσεις όσο και τα φαινομένα μετατροπής της ύλης σε ενέργεια (πχ η εκπομπή ραδιενέργειας από διάφορα υλικά ) οδήγησαν τον Α. Einstein να διατυπώσει τη σχέση μεταξύ μάζας και ενέργειας :

E=mc^2

Συνεπώς πλέον θα πρέπει να μιλάμε για διατήρηση υλοενέργειας και όχι για διατήρηση ύλης και ενέργειας ξεχωριστά.

Τέλος θα ήθελα να προσθέσω ότι στα μικροσκοπικά φαινόμενα πχ (πυρινικές αντισράσεις) που εκλύεται και απορροφάται μεγάλη ενέργεια από μικρές μάζες μπορούμε να δούμε τη χρησιμότητα του  παραπάνω τυπου ενώ σε μακροσκοπικές αντιδράσεις η ο ρόλος που παίζει αυτή είναι μηδαμινός.

Πχ Αν η μέγιστη ποσότητα ενέργειας που εκλύεται η απορροφάται από μια πυρινικη αντίδραση είναι κατά το μέγιστο 11Ε11 erg το ποσό της μάζας που μετατρέπεται σε ένέργεια είναι Δm=ΔE/c^2=10E11/10E21=10E-10gr

Έτσι όταν έχει υγρασία το σώμα μας χάνει πιο γρήγορα θερμότητα στο περιβάλλον με αποτέλεσμα να κρυώνουμε περισσότερο. Το ίδιο ακριβώς φαινόμενο συμβαίνει και όταν ακουμπάς ένα ξύλινο και ένα μεταλλικό αντικείμενο και νοιώθεις το μεταλλικό πιο κρύο, ενώ είναι στην ίδια θερμοκρασία.