Облака

Как выглядят кучевые облака

Кучевые облака можно узнать по их чисто-белому цвету и большому «росту» и объёмности. Нижний плоский край кучевых облаков как правило пролегает на четырёхстах до полутора тысяч метров над уровнем моря. Эта цифра может отличаться и связано это с уровнем влажности приземного воздуха. Чем меньше в воздухе влаги, тем выше располагается нижняя граница кучевых облаков. Над степями и пустынями все виды кучевых облаков могут появляться на высоте двух-трёх километров, а иногда и четырёх — четырёх с половиной километров. Самый нижний край кучевых облаков плоский, будто облака лежат на плоском стекле.

А причина этого в разнице давлений воздуха и расположении в пространстве точке росы. То есть положение нижнего края границы кучевых облаков определяет показатель точки росы. Объясняется это всё следующим образом: при увеличении высоты давление воздуха уменьшается, и точка росы является границей, выше которой вода находится в парообразном состоянии, а ниже которой — происходит процесс конденсации и вода переходит в жидкое состояние и превращается в дождь.

Влияние рельефа местности

Одной из причин, почему облака движутся в разных направлениях, является влияние рельефа местности. Рельефный фактор оказывает значительное воздействие на направление движения облаков.

На возвышенностях, таких как горы или холмы, облака могут двигаться вверх по склону, заполняя пространство между вершинами и создавая ощущение плывущих вниз облаков. Это связано с тем, что ветер в горных районах поднимается по склонам и создает вертикальные движения воздуха.

Наоборот, на низинных участках облака могут двигаться вниз по склону, заполняя долины и образуя туманы и облака на поверхности земли. Это связано с тем, что ветер в долинах может спускаться и создавать вертикальные движения воздуха, вызывая конденсацию пара и образование облаков.

Кроме того, рельеф местности может создавать препятствия для ветра и изменять его направление. Например, при встрече с горной грядой ветер может изменить свое направление, вызывая образование турбулентности и вихревых течений вблизи горных вершин.

Таким образом, рельеф местности играет важную роль в определении направления движения облаков, создавая разные условия для движения воздуха и конденсации пара.

Горы и долины

Почему иногда облака движутся в разных направлениях? Ответ на этот вопрос можно найти, обратив внимание на особенности рельефа местности. Горы и долины оказывают существенное влияние на движение облаков и направление ветра

В горных районах температура воздуха может меняться значительно на небольшом расстоянии. Поэтому воздушные массы сталкиваются, поднимаясь вверх по горным склонам и сближаясь в верхней части. Это создает горы и хребты в области облаков. Облака могут двигаться по склонам гор или течь параллельно горам.

В долинах же образуются «ловушки» для воздушных масс. По мере того как воздушный поток сближается с долиной, он замедляется и меняет направление. В некоторых случаях это может привести к образованию вертикальных воздушных потоков или воронки, которые называются орографическими вихрями.

Еще одним фактором, влияющим на движение облаков в горах и долинах, является преобладающий направление ветра. Когда ветер дует горизонтально, он может обтекать горы и вызывать появление волн в облаках. Это наблюдается, например, при образовании облаков-ленточек над горными хребтами.

Таким образом, горы и долины оказывают существенное влияние на движение облаков и направление ветра. Различия в рельефе местности создают разные условия для воздушных масс, что приводит к разнообразию направлений движения облаков.

Береговые линии

Когда мы наблюдаем за облаками на небе, иногда замечаем, что они движутся в разных направлениях. То одни облака движутся справа налево, то другие — слева направо. Почему же это происходит?

Причина различия в направлении движения облаков заключается в сложной природе воздушных течений. Воздушные массы движутся под влиянием различных факторов, таких как солнечный свет, нагревание земли, ветровые системы и многое другое.

Ветровые системы, такие как пассаты и фронтальные системы, способны создавать перемещение воздушных масс в разных направлениях. Это происходит из-за различных областей давления воздуха и изменений температуры. Вентиляция может создавать различные облака в разных направлениях.

Кроме ветровых систем, нагревание солнца является другим фактором, который может влиять на направление движения облаков. Когда земля нагревается, воздух над ней нагревается и поднимается, создавая поднятие воздушных масс. Это может приводить к образованию облаков, движущихся вверх. Другие области могут охлаждаться, вызывая движение облаков в других направлениях.

В итоге, движение облаков в разных направлениях связано с сложной динамикой атмосферы и воздушных течений. Это одна из причин, почему наблюдать облака на небе так интересно и завораживающе.

Роль атмосферных фронтов и циклонов:

Атмосферные фронты и циклоны играют важную роль в формировании типов облачности, в том числе кучевых и слоистых облаков, в холодное время года.

Фронт — это граница между двумя разными массами воздуха. Когда холодный воздух встраивается под теплый воздух, образуется так называемый холодный фронт. Возникающая при этом атмосферная нестабильность приводит к образованию кучевых облаков. Кучевые облака имеют характерные выпуклые формы, похожие на бульоны, и часто сопровождаются атмосферными явлениями, такими как дождь или гроза.

С другой стороны, когда теплый воздух встраивается под холодный воздух, образуется теплый фронт. В этом случае облака оказываются слоистыми. Слоистые облака располагаются в виде плоских слоев и могут быть очень широкими и тонкими. Они часто связаны с дождем или снегопадом, поскольку влажный воздух поднимается и охлаждается вместе с фронтом.

Циклоны — это атмосферные образования, образующиеся при пониженном атмосферном давлении. Они приводят к подъему воздуха и образованию кучевых облаков. В холодное время года циклоны часто приводят к обильным осадкам и сильным ветрам.

Вместе атмосферные фронты и циклоны играют важную роль в формировании погоды и типов облачности. Они создают условия для образования как кучевых, так и слоистых облаков, которые в свою очередь влияют на климат и погодные явления в течение холодного времени года.

Влияние передвижения атмосферных фронтов

Время года и температурные условия имеют огромное влияние на формирование типа облаков. Летом, когда погода обычно теплая, облака часто принимают кучевую форму. В холодное время года, наоборот, облака чаще имеют слоистую структуру.

Одной из причин такого различия является передвижение атмосферных фронтов. Фронт — это граница между разными массами воздуха, которые различаются по своей температуре и влажности. Передвижение этих фронтов вызывает изменения в атмосферных условиях, включая облачность.

Летом, когда атмосфера обычно нагревается, теплый воздух поднимается и образует кучевые облака. Это происходит в результате конвекции, когда нагретый воздух поднимается вверх и охлаждается, образуя облака. Кучевые облака обычно имеют вертикальные структуры и могут стать грозовыми облаками.

В холодное время года передвижение атмосферных фронтов приводит к появлению слоистой облачности. Фронты могут приносить холодный воздух с севера или запада, который встречается с теплым воздухом. Под влиянием этого столкновения масс воздуха образуется слоистая облачность. Эти облака имеют более горизонтальную структуру и могут приводить к дождю или снегу.

Таким образом, передвижение атмосферных фронтов играет важную роль в формировании типа облаков в разные времена года. Летом кучевые облака являются результатом конвекции, а зимой слоистая облачность образуется в результате столкновения холодного и теплого воздуха на атмосферных фронтах.

Образование и движение циклонов

Циклон — это область низкого атмосферного давления, образующаяся в результате взаимодействия воздушных масс различной температуры и влажности. Облака, образующиеся внутри циклонов, могут быть как кучевыми, так и слоистыми, в зависимости от времени года и условий окружающей среды.

Летом облака в циклоне обычно имеют кучевую форму. Это связано с тем, что в летний период атмосфера нагревается, а теплые воздушные массы поднимаются вверх, накапливаясь и формируя кучевые облака. При этом происходит конденсация водяного пара, что также способствует образованию облачности.

В холодное время года, особенно зимой, облака в циклоне имеют слоистую форму. В зимний период атмосфера охлаждается, и холодные воздушные массы постепенно смешиваются с влажными. Это приводит к образованию слоистой облачности. Слоистые облака в циклоне также могут образоваться из-за поднимающегося потока влажного воздуха, который встречается с холодным воздухом.

Движение циклонов также зависит от времени года и географического положения. В холодное время года циклоны чаще движутся с запада на восток, принося с собой осадки и пониженную температуру. Летом циклоны могут двигаться в разных направлениях, в зависимости от региона. Например, в северных широтах они могут двигаться с севера на юг, а в тропиках — с востока на запад.

Образование и движение циклонов имеют сложную структуру и зависят от множества факторов, включая температуру воздуха, влажность, давление и географическое положение. Изучение этих процессов позволяет более точно прогнозировать погоду и атмосферные явления.

Нефология, или наука об облаках

Рэйчел Сторер, доктор нефологии и любительница облаков

«Само название нефология произошло от греческого nephos, что в переводе означает «облако». Эта наука помогает улучшить прогнозы погоды, отслеживать и предсказывать движение ураганов, она нужна даже для экологии: мы прогнозируем, как глобальное потепление скажется на количестве облаков и уровне солнечной радиации, от которой они защищают. 

Моя специализация — штормы и грозовые облака. Больше всего мне нравится преследовать бурю: это когда ты едешь на машине за грозой, а в идеале — за торнадо. Нужно занять правильную позицию так, чтобы ураган прошел мимо. В это время я должна следить за множеством показателей: определять, сколько воды передвигается по небу во время бури, следить за атмосферными потоками и пытаться понять, как на движение туч влияет окружающая среда. Люди часто не понимают, насколько много математики и физики нужно для метеорологии. Поэтому если вы хотите заняться изучением облаков, стоит подтянуть алгебру и геометрию».

В выпуске доктор Сторер много говорит о разных видах облаков и их различиях. Вот самые интересные примеры с объяснениями того, как они формируются:

Кучевые облака

Это облака в форме сахарной ваты и те самые мультяшные облака из «Симпсонов». Образуются они довольно просто: если воздух с микрокаплями влаги теплее окружающего, он начинает выделять пузырьки (как горячая вода), поэтому у кучевых облаков такая пушистая форма. 

Лентикулярные облака (облака в форме НЛО)

Эти редкие облака чаще всего можно увидеть рядом с горными вершинами. Они образуются на гребнях воздушных волн, когда те поднимаются вверх (например, чтобы обойти гору) и опускаются вниз. Лентикулярные облака имеют тарелкообразную форму и не двигаются от порывов ветра, поэтому их часто путают с НЛО.

Слоистые облака

Это те облака, которые можно увидеть в пасмурную погоду. Они формируются довольно медленно и для их образования нужна однородная влажная поверхность — например, океан или почва после дождя. Испарения постепенно поднимаются в воздух и формируют низкие слоистые облака.

Облако-наковальня

Как объясняет доктор Сторер, дождевое облако не может подниматься вверх до бесконечности — рано или поздно оно «ударяется» о границу тропосферы (это нижняя часть атмосферы, в которой находятся облака) и не может двигаться дальше. Тогда оно растекается вширь и становится приплюснутым сверху. За внешнее сходство такие облака называют наковальнями. 

Огненные облака (пирокумулюс)

Их можно увидеть при извержении вулкана или лесном пожаре. Жар и высокая температура от земли провоцируют испарение, теплый влажный воздух поднимается вверх и образует облако. На его место приходит холодный воздух, нагревается, поднимается и делает облако больше. Так продолжается до тех пор, пока земля не остынет.

Облака с дырками

Вот как это объясняет Рэйчел Сторер: «Между 0°C и -40°C вода в воздухе может существовать во всех трех состояниях. Для образования воды и льда есть определенные температуры, но по факту в промежуточных атмосферных условиях намного легче формируется лед, а вода становится паром. Так вот, если в облаке происходит что-то, что нарушает его покой, например, пролетает самолет, это дает толчок к образованию льда. Ну а так как лед тяжелый, он падает на землю, а на его месте остается дыра».

Вымеобразные облака

Вымеобразные облака обычно образуются внизу грозовой наковальни. Под весом тучи воздух стекает вниз и образует карманы, которые заполняет просевшее облако. Доктор Сторер признается, что это ее любимый вид облаков.

Виды грозовых облаков

Из кучи образуются грозы. Они образованы большим количеством восходящих потоков влаги. Обычно это происходит около крупных водоемов или в горах, а также когда теплый воздух вытесняется холодным и увеличивается масса теплого воздуха. Во-первых, это стадия развития, когда облако распадается и выпадают осадки.

Различают следующие типы грозовых облаков:

• одиночная ячейка;
• многоклеточный и линейный кластер;
• сверхклеточный.

Когда появляются кластерные облака, часто бывают грозы. Линейные сопровождаются сильными порывами ветра. Последний тип облаков ярко выражен. На заднем плане появляются торнадо.

Временный

Оперенные кудри Кельвина-Гельмгольца образуются низко к земле. Они похожи на трубки. Такие атмосферные образования появляются при повышении давления и влажности воздуха перед холодным фронтом. В этом случае облако поднимается и сворачивается в одну сторону. Это называется «штормовой ошейник».

20.19. Как перелетные птицы узнают дорогу?

Специальные исследования показали, что разные птицы по-разному ориентируются в пути. Некоторые птицы используют для ориентировки хорошо различимые с воздуха крупные постоянные ориентиры: побережья морей, горные цепи, речные долины, вдоль которых лежит маршрут их перелетов. Есть птицы, которые ориентируются по солнцу, есть птицы, совершающие перелеты в ночное время и ориентирующиеся по звездам (например, журавли). Отдельные виды птиц способны ориентироваться и при облачной погоде, когда скрыты и солнце, и звезды. Они находят направление полета по магнитным силовым линиям магнитного поля Земли; для этого у них в организме есть своеобразный чувствительный компас. Ученые считают, что птицы обладают несколько иными по сравнению с человеком органами чувств — они видят, слышат и ощущают окружающий их мир иначе, чем мы. Есть птицы, чувствительные к звуковым волнам большой длины, излучаемым морскими волнами прибоя, другие — к ультрафиолетовому излучению и т. д. Это позволяет им ориентироваться на местности в условиях, кажущихся нам неприемлемыми.

Облака конвекции

Исходя из названия, нетрудно догадаться, что формирование таких облачных образований происходит в результате перемешивания. В силу вступает закон Архимеда.

Теплый воздух (более легкий) по законам физики поднимается вверх. Но устремляется ввысь он лишь до тех пор, пока вокруг него находятся воздушные массы более холодные.

Оптимальными условиями формирования облаков конвекции является ситуация, когда температура около земли высокая, а в атмосфере она резко снижается.

Суша прогревается в теплое время года лучше, чем водная гладь морей. Поэтому, вполне закономерно, что конвективные облака наблюдаются в средних широтах чаще всего над континентом летом, а также в теплые деньки весны и осени.

Формирование в теплое полугодие – это основная главная черта конвективных облачных масс. А это и есть те самые облака разной формы в виде башенок или кумулюсов (по международной классификации). Для нас более привычное их название – кучевые.

Этот вид облачности является типичным для представления в умах большинства людей. Кучевые облака разной формы мы видим на картинках прогнозов погоды, детских рисунках, красивых фото небесной глади.

Классификация облаков

По той причине, что облаков существует не два и даже не три вида, а гораздо больше, имеется Международный атлас облаков.

Современная международная система классификации облаков основана на латинских названиях. Ещё в 1803 году метеоролог-любитель Люк Говард написал «Эссе о видоизменениях облаков», которое и легло в основу данной классификации.

В Международном атласе облаков предложен список 10 их главных видов. Каждый вид определяется в соответствии с местом формирования облаков на небесном своде и их приблизительным внешним видом.

Итак, представляем вам 10 основных видов облаков разных ярусов.

Верхний ярус (высота — более 6 км):

Перистые облака (Cirrus, Ci) 

Тонкие, прозрачные, похожие на вытянутые в небе нити или лучи. Они состоят из ледяных кристаллов, которые достаточно крупны для того, чтобы под действием силы тяжести приобрести заметную скорость падения. Вследствие этого, протяжённость перистых облаков по вертикали может достигать сотни метров. Из них не выпадают осадки.

Перисто-кучевые облака (Cirrocumulus, Cc) 

Как и перистые, тонкие и просвечивающие, но состоят из отдельных хлопьев или мелких шариков, а порой и из параллельных волн. Такие облака чаще всего образуют «кучевое» небо и бывают видны перед штормами.

Перисто-слоистые облака (Cirrostratus, Cs)

Представляют собой тонкий беловатый или молочного оттенка покров, сквозь который отчетливо видно солнце или луну. Застилают все небо и похожи на туман в вышине. На перисто-слоистых облаках наблюдается характерное оптическое явление – гало. Часто этот вид облаков указывает на приближение ненастной погоды.

Облака среднего яруса (высота — 2-6 км):

Высоко-кучевые облака (Altocumulus, Ac)

MINOLTA DIGITAL CAMERA

Белые или серые облака, группирующиеся в гряды или отдельные «глыбы», между которыми обычно просвечивается небо. Сравнительно тонкие «глыбы» располагаются правильными рядами или в шахматном порядке, реже – в беспорядке. Такое небо обычно является признаком довольно плохой погоды.

Высоко-слоистые облака (Altostratus, As)

MINOLTA DIGITAL CAMERA

Похожи на тонкую, или реже плотную, вуаль сероватого или синеватого оттенка, местами неоднородную или даже волокнистую в виде белых или серых клочьев по всему небу. Солнце или луна просвечиваются сквозь нее в виде светлых пятен, порой довольно слабых. Эти облака верный признак небольшого дождя.

Облака нижнего яруса (высота — менее 2 км):

Слоисто-кучевые облака (Stratocumulus, Sc)

Представляют из себя крупные и плотные гряды, валы или отдельные их элементы серого цвета. Почти всегда имеются более темные участки. Эти облака редко приносят дождь. Но в случае, если они превратятся в слоисто-дождевые, из них выпадет дождь или снег.

Слоистые облака (Stratus, St)

Это довольно однородный, лишенный правильной структуры слой низких облаков серого цвета. Он очень похож на туман, который поднялся над землей на сотню метров. Слоистые облака закрывают значительные пространства. Зимой эти облака часто нависают над землей весь день, осадки на землю из них обычно не выпадают, но иногда бывает морось. Летом же они быстро рассеиваются, после чего наступает хорошая погода.

Слоисто-дождевые облака (Nimbostratus, Ns, Frnb)

Это самые настоящие тучи, как принято их называть в быту. Темно-серого цвета, порой угрожающего вида. Часто под ними ближе к земле появляются низкие темные обрывки разорванно-дождевых облаков — типичные предвестники дождя или снегопада.

Облака вертикального развития:

Кучевые облака (Cumulus, Cu)

Они плотные и резко очерченные. Имеют плоское темное основание и куполообразную белую, как бы клубящуюся, вершину. Собираются их небольших белых обрывков, но вскоре вырастают и обретают горизонтальное основание, тогда облако начинает незаметно подниматься. При небольшой влажности и слабом вертикальном восхождении воздушных масс кучевые облака предвещают ясную погоду. В противоположных условиях они накапливаются в течение дня и могут вызвать грозу.

Кучево-дождевые (Cumulonimbus, Cb)

Если вы увидели мощные облачные массы с сильным развитием по вертикали, то это они самые. Кучево-дождевые облака вырастают в высоту до 14 километров, дают обильные ливневые осадки, сопровождающиеся грозами. Зарождаются из кучевых. Характерная погода для данного вида облаков: шквалистый ветер, сильные осадки, грозы, град. Период жизни этих облаков короткий — до четырёх часов. Солнце сквозь кучево-дождевые облака не проглядывает.

Облака не только вызывают восторг, но и несут практическую пользу для нашей планеты и её обитателей. Кроме того, они являются известным лирическим образом, который ассоциируется с покоем и безмятежностью.

1 047

Короткая ссылка на эту статью: https://cleverrussia.ru/u8T1f

Почему облака разные?

Выделяют 10 основных типов облаков:

Кучевые облака

Они похожи на пушистые клубки ваты. Обычно насыпи встречаются в безветренные ясные дни и указывают на хорошую погоду. Однако при определенных условиях они могут перерасти в грозу.

Слоистые облака

Это плоские, серые и безликие слои, которые часто находятся близко к поверхности земли, скрывая облака над ними. Иногда они могут вызвать небольшой дождь. Туман — это просто облако слоев, спустившееся до уровня земли. И когда вы идете в тумане, вы фактически идете в облаках.

Слоисто-кучевые облака

Слоистые облака могут распадаться, образуя кучевые облака. Или несколько курганов могут сливаться вместе, образуя слои. Расстояние между ними характеризует этот тип слоисто-кучевых облаков.

Высокослоистые облака

Облака верхнего слоя расположены в середине тропосферы. Обычно они тоньше и легче слоистых. Если присмотреться к небу, сквозь такое облако можно увидеть солнечные лучи.

Высококучевые облака

Как и альтослоистые облака, высококучевые облака находятся в центре тропосферы. Однако есть разница: альтовые холмы намного меньше, чем холмы, и состоят как из кристаллов льда, так и из капель воды.

Перистые облака

Перистые облака — это облака самого высокого уровня, состоящие полностью из кристаллов льда. Это тонкие облака, похожие на конский хвост.

Перисто-кучевые облака

Это кучевые облака на высоте перистых облаков. Перисто-кучевые облака состоят исключительно из кристаллов льда. Они похожи на маленькую рыбью чешую в небе.

Перисто-слоистые облака

Перисто-слоистые слои находятся высоко в небе. Они могут вызывать чудесные оптические явления, такие как ореолы. Солнце по-прежнему ярко светит сквозь эти слои, даже если небо может быть полностью покрыто ими.

Слоисто-дождевые облака

Стратосферные облака вызывают продолжительный дождь или снег, который может быть слабым или умеренным. Эти облака верхнего слоя существуют в тропосфере от нижнего до среднего уровня.

Кучево-дождевые облака

Кучево-дождевые облака, также известные как «короли облаков», несут ответственность за проливной дождь и град. Осадки выпадают за короткое время.

Они также являются единственными облаками, которые могут генерировать молнии и гром. Кучево-дождевые облака очень высокие и часто простираются на несколько слоев неба.

Влияние силы трения

Сила трения играет важную роль в движении облаков и может существенно влиять на их направление и скорость. Трение возникает между воздухом и частичками воды в облаках, а также между самими частичками облаков. Однако ее влияние на облака не так сильно, как на другие объекты, так как облака состоят главным образом из водяных паров и небольших капель воды, которые имеют очень маленькую массу.

Сила трения между воздухом и облаками может вызывать их замедление или полное прекращение движения. Когда сила трения превышает силу, с которой ветер толкает облако, оно может остановиться и начать двигаться вниз. Это происходит, когда облако встречает плоскую поверхность, например, гору или холм. В таком случае облако может оставаться на месте или двигаться вниз под влиянием силы трения.

С другой стороны, сила трения также может препятствовать облакам двигаться вверх и приводить к их рассеиванию или диссипации. Это происходит, когда воздух вокруг облака сдерживает его движение вверх, создавая давление и сопротивление. Такое сопротивление может вызывать исчезновение облака или его превращение в более легкое и разреженное облако.

Таким образом, сила трения имеет значительное влияние на движение облаков. Она может вызывать их замедление, остановку, движение вниз или исчезновение. Знание о влиянии силы трения помогает понять, почему облака двигаются в определенном направлении и почему они могут менять форму и размер в течение времени.

Как рождаются облака?

Водяной пар состоит из отдельных молекул, которые свободно перемещаются в тех же условиях, что и молекулы воздуха. По логике пар также должен постоянно находиться в равномерно распределенном состоянии по всему объему воздуха. Тогда как же происходит конденсация в капли воды и их объединение в облака? Кто не помнит, конденсация (от лат. condense – уплотняю, сгущаю) – переход вещества из газообразного в жидкое. Конденсация сопровождается выделением тепла, а при испарении, наоборот, происходит его поглощение.

На самом деле облака рождаются не по причине, что атмосфера загрязнена, а по причине того, что молекулы пара притягиваются к крупным частицам. Крупная частица, обладая некоторым объемом и, соответственно, массой, насыщена энергией, и сама интенсивно излучает электромагнитные волны (ЭМВ) – вторичные крафоны. За счет этих крафонов она «мониторит» близлежащее окружающее ее пространство. Молекулы пара, попадая под прицел крафонов частицы, отвечают на приветствие импульсами притяжения. После чего присоединяются к данной частице и отдают ей свою энергию. Это называется процессом охлаждения пара, после чего и происходит конденсация. Дальнейшее присоединение к частице происходит уже по родственным узам. Молекулы превращаются в капельки жидкости, некоторые из них отрываются от первоначального образования и сами становятся центрами конденсации. В свою очередь, в соседнем объеме возникает похожая картина конденсации. Теперь, набравшись некоторой массы, соседние частицы вместе с капельками воды, начинают обмениваться энергетическими импульсами между собой, что приводит их к притяжению и сближению, превращая в некий конгломерат капелек воды с частицами. Данный конгломерат выбрасывает все большее количество крафонов в окружающее пространство, тем самым притягивает еще больше свободно перемещающихся молекул пара и капелек воды.

Проходит какое-то время, и наблюдатель с Земли может обнаружить зарождающееся облако! В любой газообразной среде конденсация происходит именно по такому сценарию. Разные по природе происхождения частицы роднит не химический состав, их сближает гравитация!

Что такое облака

На самом деле, не так уж и просто дать объяснение. Потому что состоят они из обыкновенных капелек воды, которые с поверхности Земли поднял вверх тёплый воздух. Самое большое количество водяных паров образуется над океанами (за один год вода здесь испаряется не менее 400 тыс. км. куб.), на суше – в четыре раза меньше.

А так как в верхних слоях атмосферы значительно холоднее, чем внизу, воздух там довольно быстро остывает, пар конденсируется, образуя малюсенькие частички из воды и льда, вследствие чего появляются белые облака. Вполне можно утверждать, что каждое облако является своеобразным генератором влаги, через который проходит вода.

Вода в облаке находится в газообразном, жидком и твердом состоянии. Вода в облаке и наличие в них ледяных частичек, влияют на внешний вид облаков, его формирование, а также на характер осадков. Именно от типа облака и зависит вода в облаке, например, у ливневых облаков наблюдается наибольшее количество воды, а у слоисто-дождевых этот показатель в 3 раза меньше. Вода в облаке характеризуется также тем количеством, которое запасено в них — водозапас облака (вода или лед, который содержится в столбе облака).

Но всё не так просто, поскольку для того, чтобы образовалось облако, капельки нуждаются в конденсационных зёрнах – мельчайших частицах пыли, дыма или соли (если речь идёт о море), к которым они должны прилипнуть и вокруг которых должны образоваться. Это значит, что даже если состав воздуха будет полностью перенасыщенный водяным паром, без пыли он не сможет превратится в облако.

Почему дует ветер?152854.311

Какую именно форму примут капли (вода), прежде всего зависит от температурных показателей в верхних слоях атмосферы:

• если температура воздуха атмосферы превышает -10°С, белые облака будут состоять из водяных капель;
• если температурные показатели атмосферы станут колебаться между -10°С и -15°С, то состав облаков будет смешанным (капельные + кристаллические);
• если температура в атмосфере ниже -15°С, белые облака будут содержать в себе ледяные кристаллики.

После соответствующих преобразований получится, что в 1 см3 облака содержится около 200 капель, при этом их радиус будет составлять от 1 до 50 мкм (средние показатели – от 1 до 10 мкм).

Условия для образование облаков

Мы видели, что для образования облаков необходимым условием является охлаждение атмосферного воздуха, содержащего водяные пары, ниже точки росы. Рассмотрим же, какие причины могут вызвать это.

Охлаждение воздуха благодаря лучеиспусканию

Ночью, когда притока тепла от солнца нет, поверхность земли, отдавая свое тепло вверх в мировое про­странство посредством излучения, охлаждается. Охлаждение бывает особенно интенсивно в ясную погоду, когда облака не оказывает препятствия лучеиспусканию. Охлаждение земли передается и слоям воздуха, которые в свою очередь также охлаждаются.

Охлаждение воздуха благодаря его движению по более холодной земной по­верхности

Аналогичная картина охлаждения нижних слоев атмосферы наблюдается в том случае, когда теплая масса воздуха передвинется в виде воздушного течения в такой район, где поверхность земли, под влиянием предшествующей погоды, была настолько охлаждена, что надвинувшаяся масса воздуха окажется теплее ее. Это обычно наблюдается тогда, когда массы воз­духа из-под тропиков передвинутся далеко на север, где, очевидно, температура земной поверхности холоднее, чем в тропиках. Подобным же примером может служить тот случай, когда зимою, после сильных морозов в степи, на нее при южном ветре надвинется теплый воздух с моря. Аналогичное явление может наблюдаться и на море, когда воздушные массы, расположен­ные над теплым течением и нагретые там, будут перенесены в район, где про­ходит более холодное течение. Очевидно, при движении теплого воздуха над более холодной поверхностью, нижние слои воздуха будут постепенно охла­ждаться и это охлаждение будет постепенно передаваться наверх.

Наоборот, если холодные воздушные массы будут передвигаться по более теплой поверхности — очевидно воздух будет постепенно нагреваться снизу и нагревание будет постепенно передаваться все выше и выше.

Перенос воздуха вдоль земной поверхности носит название «адвекции», почему рассмотренные нами процессы охлаждения и нагревания воздуха мы будем называть «адвективным охлаждением или нагреванием».

Охлаждение воздуха при его поднятии

Рассмотрим теперь наиболее важный процесс, вызывающий образование облаков — именно охлаждение воздуха при его поднятии. Этот процесс рассмотрим более детально, потому что он вызы­вает образование наиболее мощных облаков и наиболее обильных осадков.

Известно, что если мы будем быстро сжимать воздух, например, сдавли­вая его поршнем в какой-либо трубке, воздух будет нагреваться. Это нагре­вание происходит вследствие того, что та работа, которую мы производим при сжатии воздуха, переходит в тепло.

Известно, между прочим, что этим явлением пользуются для производства воспламенения горючей смеси в цилиндрах некоторых систем двигателей внутрен­него сгорания (их называют дизелями). Наоборот, при быстром расширении воздуха происходит его охлаждение. Представим себе, что некоторая масса воздуха, под влиянием той или другой причины, начнет опускаться в атмосфере сверху вниз. Так как атмосферное давление с высотой уменьшается, то опускающаяся воздушная масса, опускаясь с того уровня, где атмосферное давление меньше, к уровню, где оно больше, будет сжиматься, а вследствие сжатия — нагреваться. Наоборот, при поднятии вверх, воздушная масса, попадая в слои с меньшим атмосферным давлением, будет расширяться и вследствие этого охлаждаться.

Таким образом одно только поднятие воздуха уже вызывает его охлаждение.

Физика дает возможность подсчитать, что если поднимающаяся масса воздуха не будет получать тепла со стороны и в то же время не будет отда­вать своего тепла, то при поднятии на каждые 100 метров она только вслед­ствие своего расширения охладится на 1°. Наоборот, опускающаяся масса воздуха, вследствие сжатия, будет нагреваться на каждые сто метров также на 1°.

Когда поднятие или опускание воздуха происходит так, как описано выше, т. е. без отдачи и без получения тепла, то говорят, что поднятие или опускание происходит «адиабатически».