Как появляются облака

Исследовательская работа «Облака»

Презентация к уроку

Вступление.

Нет ни одного человека, который бы не любовался красотой и разнообразием облаков.

Почему же я выбрала для изучения тему «Облака»?

Мне стало интересно узнать, как образуются облака и почему они бывают разных форм.

Цель моей исследовательской работы:

познакомиться с образованием и разнообразием облаков.

Задачи:

Методы изучения темы:

1. Как образуются облака.

Возможно, многие из нас и не подозревают, что вокруг нас – море воды. Воздух, как губка, впитывает невидимый водяной пар, который представляет собой не что иное, как воду в газообразном состоянии.

Вода попадает в воздух потому, что, когда солнце нагревает океаны, моря, озёра и реки, в воздух поднимается огромное количество испарений – водяного пара. Вдобавок водяной пар попадает в воздух и благодаря тому, что растения выделяют влагу в процессе, называемом транспирацией.

Облака – это области, в которых образуются бесчисленные крошечные капельки воды и кристаллы льда.

Облака не всегда образуются высоко в небе. Остывая, воздух удерживает всё меньше воды. Поэтому после прохладной ночи листья и трава часто бывают покрыты каплями воды, которая не смогла удержаться в холодном воздухе. Это роса.

Осенью, когда воздух ещё наполнен летней влагой, после резкого ночного похолодания в воздухе могут оставаться капельки воды – лёгкий туман.

2. Виды облаков.

Облака бывают самых разных форм и размеров, но все они состоят из миллиардов крошечных капелек воды и кристалликов льда.

Существуют три основные формы облаков:

Кучевые облака – это «классические», похожие на вату облака, медленно плывущие на высоте от 800 до 1500м над землёй. Они образуются из тёплых восходящих потоков воздуха. Чаще всего такие облака имеют ярко-белый цвет, но могут стать и тёмными, когда за них заходит солнце.

Слоистые облака – это широкие слои низкой облачности, которые, словно одеяло, покрывают небо в безветренные пасмурные дни. Эти облака расположены на высоте 3-5 километров и состоят они из больших масс мельчайших капелек воды. Высокослоистые облака очень часто застилают небо сплошной серой вуалью, через которую с трудом пробивается солнечный и лунный свет.

Перистые облака – тонкие ледяные облака, которые формируются высоко в небе, как правило, на высоте более 6 км. Перистые облака очень похожи на перья и волокна.

Некоторые облака представляют собой сочетание двух типов облаков, например:

Облака, в которых содержится столько воды, что они заслоняют собой солнечный свет и приобретают серый оттенок, называют дождевыми, потому, что обычно они приносят дожди.

Самые большие из дождевых облаков именуются кучево – дождевыми. Их иногда ещё называют грозовыми облаками, потому, что они приносят сильный дождь с громом и молнией. Эти облака могут достигать нескольких километров в высоту.

Наблюдение.

На протяжении 2 недель я наблюдала за небом, фиксируя результат в тетрадь. Я видела, что облака имеют различную форму, цвет, размер; что некоторые облака выше других.

3. Предсказание погоды.

Разная форма, цвет и размер облаков помогают нам определить, какая будет погода.

Наблюдайте за облаками и предсказывайте погоду!

4. Практическая часть.

В домашних условиях я «сделала» своё облако. Цель эксперимента: доказать, что облака образуются из водяного пара.

Этапы эксперимента.

Анализ эксперимента. В своём эксперименте я увидела, как над воронкой образуются облака. Это происходит из-за разницы в температуре воздуха над горячей водой и воздуха надо льдом. При испарении горячей воды в банке образовался водяной пар. Поднимаясь вверх из банки и воронки он встретился с холодным воздухом, конденсировался (т.е.превратился обратно в жидкость) и стал облаком.

5. Выводы.

В ходе проделанной мною работы, я узнала:

Интернет источники:

Литература.

Источник

Облака

Облака́ — взвешенные в атмосфере продукты конденсации водяного пара, видимые на небе с поверхности земли.

Облака состоят из мельчайших капель воды и/или кристаллов льда (называемых облачными элементами). Капельные облачные элементы наблюдаются при температуре воздуха в облаке выше −10 °C; от −10 до −15 °C облака имеют смешанный состав (капли и кристаллы), а при температуре в облаке ниже −15 °C — кристаллические.

При укрупнении облачных элементов и возрастании их скорости падения, они выпадают из облаков в виде осадков. Как правило, осадки выпадают из облаков, которые хотя бы в некотором слое имеют смешанный состав (кучево-дождевые, слоисто-дождевые, высоко-слоистые). Слабые моросящие осадки (в виде мороси, снежных зёрен или слабого мелкого снега) могут выпадать из однородных по составу облаков (капельных или кристаллических) — слоистых, слоисто-кучевых.

Кроме всего прочего, облака — известный лирический образ, используемый многими поэтами (Державин, Пушкин) в своих произведениях, писатели часто обращаются к этому образу, если требуется описать нечто высокое, мягкое или недосягаемое. Они ассоциируются с покоем, мягкостью и безмятежностью. Облака часто олицетворяют, придавая им мягкие черты характера.

Содержание

Классификация облаков

Обычно облака наблюдаются в тропосфере. Тропосферные облака подразделяются на виды, разновидности и по дополнительным признакам в соответствии с международной классификацией облаков. Изредка наблюдаются другие виды облаков: перламутровые облака (на высоте 20-25 км) и серебристые облака (на высоте 70-80 км).

Перистые (Cirrus, Ci)

Состоят из отдельных перистообразных элементов в виде тонких белых нитей или белых (или в большей части белых) клочьев и вытянутых гряд. Имеют волокнистую структуру и/или шелковистый блеск. Наблюдаются в верхней тропосфере, иногда на высотах тропопаузы или непосредственно под нею (в средних широтах их основания чаще всего лежат на высотах 6-8 км, в тропических от 6 до 18 км, в полярных от 3 до 8 км). Видимость внутри облака — 150—500 м. Построены из ледяных кристаллов, достаточно крупных для того, чтобы иметь заметную скорость падения; поэтому они имеют значительное вертикальное протяжение (от сотен метров до нескольких километров). Однако сдвиг ветра и различия в размерах кристаллов приводят к тому, что нити перистых облаков скошены и искривлены. Хорошо выраженных явлений гало перистые облака обычно не дают вследствие своей расчленённости и малости отдельных облачных образований. Данные облака характерны для переднего края облачной системы теплого фронта или фронта окклюзии, связанной с восходящим скольжением. Они часто развиваются также в антициклонической обстановке, иногда являются частями или остатками ледяных вершин (наковален) кучево-дождевых облаков.

Различаются виды: нитевидные (Cirrus fibratus, Ci fibr.), когтевидные (Cirrus uncinus, Ci unc.), башенкообразные (Cirrus castellanus, Ci cast.), плотные (Cirrus spissatus, Ci spiss.), хлопьевидные (Cirrus floccus, Ci fl.) и разновидности: перепутанные (Cirrus intortus, Ci int.), радиальные (Cirrus radiatus, Ci rad.), хребтовидные (Cirrus vertebratus, Ci vert.), двойные (Cirrus duplicatus, Ci dupl.).

Иногда к этому роду облаков, наряду с описанными облаками, относят также перисто-слоистые и перисто-кучевые облака.

Перисто-кучевые (Cirrocumulus, Cc)

Их часто называют «барашки». Очень высокие небольшие шаровидные облака, вытянутые в линии. Похожи на спины скумбрий или рябь на прибрежном песке. Высота нижней границы — 6-8 км, вертикальная протяжённость — до 1 км, видимость внутри — 5,5-10 км. Являются признаком повышения температуры. Нередко наблюдаются вместе с перистыми или перисто-слоистыми облаками. Часто являются предшественниками шторма. При этих облаках наблюдается т. н. «иридизация» — радужное окрашивание края облаков.

Перисто-слоистые (Cirrostratus, Cs)

Парусоподобные облака верхнего яруса, состоящие из кристалликов льда. Имеют вид однородной, белесоватой пелены. Высота нижней кромки — 6-8 км, вертикальная протяжённость колеблется от нескольких сотен метров до нескольких километров (2-6 и более), видимость внутри облака — 50-200 м. Перисто-слоистые облака относительно прозрачны, так что солнце или луна могут быть отчётливо видны сквозь них. Эти облака верхнего яруса обычно образуются когда обширные пласты воздуха поднимаются вверх за счёт многоуровневой конвергенции.

Перисто-слоистые облака характеризуются тем, что часто дают явления гало вокруг солнца или луны. Гало являются результатом преломления света кристаллами льда, из которых состоит облако. Перисто-слоистые облака, однако, имеют склонность уплотняться при приближении тёплого фронта, что означает увеличение образования кристаллов льда. Вследствие этого гало постепенно исчезает, и солнце (или луна) становятся менее заметными.

Высоко-кучевые (Altocumulus, Ac)

Высоко-кучевые облака (Altocumulus, Ac) — типичная облачность для теплого сезона. Серые, белые, или синеватого цвета облака в виде волн и гряд, состоящих из хлопьев и пластин, разделённых просветами. Высота нижней границы — 2-6 км, вертикальная протяжённость — до нескольких сотен метров, видимость внутри облака — 50-80 м. Располагаются, как правило, над местами, обращёнными к солнцу. Иногда достигают стадии мощных кучевых облаков. Высоко-кучевые облака обычно возникают в результате поднятия теплых воздушных масс, а также при наступлении холодного фронта, который вытесняет теплый воздух вверх. Поэтому наличие высоко-кучевых облаков теплым и влажным летним утром предвещает скорое появление грозовых облаков или перемену погоды.

Высоко-слоистые (Altostratus, As)

Имеют вид однородной или слабовыраженной волнистой пелены серого или синеватого цвета, Солнце и Луна, обычно, просвечивают, но слабо. Высота нижней границы — 3-5 км, вертикальная протяжённость — 1-4 км, видимость в облаках — 25-40 м. Эти облака состоят из ледяных кристаллов, переохлажденных капель воды и снежинок. Высоко-слоистые облака могут приносить обложной дождь или снег.

Высоко-слоистые просвечивающие (Altostratus translucidus, As trans)

Высоко-слоистые просвечивающие облака. Волнистая структура облака заметна, солнечный круг солнца вполне различим. На земле иногда могут возникать вполне различимые тени. Отчётливо видны полосы. Пелена облаков, как правило, постепенно закрывает всё небо. Высота основания — в пределах 3-5 км, толщина слоя облаков As trans в среднем около 1 км, изредка до 2 км. Осадки выпадают, но в низких и средних широтах летом редко достигают земли.

Слоистые (Stratus, St)

Слоистые облака образуют однородный слой, сходный с туманом, но расположенный на некоторой высоте (чаще всего от 100 до 400 м, иногда 30-90 м). Обычно они закрывают всё небо, но иногда могут наблюдаться в виде разорванных облачных масс. Нижний край этих облаков может опускаться очень низко; иногда они сливаются с наземным туманом. Толщина их невелика — десятки и сотни метров. Иногда из этих облаков выпадают осадки, чаще всего в виде снежных зёрен или мороси.

Слоисто-кучевые (Stratocumulus, Sc)

Серые облака, состоящие из крупных гряд, волн, пластин, разделенных просветами или сливающимися в сплошной серый волнистый покров. Состоят преимущественно из капель воды. Высота нижней границы обычно в пределах от 500 до 1800 м. Толщина слоя от 200 до 800 м. Солнце и луна могут просвечивать только сквозь тонкие края облаков. Осадки, как правило, не выпадают. Из слоисто-кучевых не просвечивающих облаков могут выпадать слабые непродолжительные осадки.

Кучевые облака (Cumulus, Cu)

Кучевые облака — плотные, днём ярко-белые облака со значительным вертикальным развитием. Высота нижней границы обычно от 800 до 1500 м, иногда 2—3 км и более. Толщина 1-2 км, иногда 3-5 км. Верхние части кучевых облаков имеют вид куполов или башен с округлыми очертаниями. Обычно кучевые облака возникают как облака конвекции в холодных или нейтральных воздушных массах.

Слоисто-дождевые (Nimbostratus, Ns)

Слоисто-дождевые облака тёмно-серые, в виде сплошного слоя. При осадках он кажется однородным, в перерывах между выпадением осадков заметна некая неоднородность и даже некоторая волнистость слоя. От слоистых облаков отличаются более тёмным и синеватым цветом, неоднородностью строения и наличием обложных осадков. Высота нижней границы — от 100 до 1900 м, толщина — до нескольких километров.

Кучево-дождевые (Cumulonimbus, Cb)

Кучево-дождевые — мощные и плотные облака с сильным вертикальным развитием (несколько километров, иногда до высоты 12—14 км), дающие обильные ливневые осадки с мощным градом и грозовыми явлениями. Кучево-дождевые облака развиваются из мощных кучевых облаков. Они могут образовывать линию, которая называется линией шквалов. Нижние уровни кучево-дождевых облаков состоят в основном из капелек воды, в то время как на более высоких уровнях, где температуры намного ниже 0 °C, преобладают кристаллики льда. Высота нижней границы обычно ниже 2000 м, то есть в нижнем ярусе тропосферы.

Серебристые облака

Серебристые облака формируются в верхних слоях атмосферы. Эти облака находятся на высоте приблизительно 80 км. Их можно наблюдать непосредственно после заката или перед восходом Солнца. Серебристые облака были обнаружены только в XX веке.

Перламутровые

Перламутровые облака образуются в небе на больших высотах (около 20-30 км) и состоящие, по-видимому, из кристалликов льда или переохлаждённых капель воды.

Вымеобразные

Вымеобразные или трубчатые облака — облака, основание которых имеет специфическую ячеистую или сумчатую форму. Встречаются редко, преимущественно в тропических широтах, и связаны с образованием тропических циклонов.

Лентикулярные

Лентикулярные (линзовидные) облака образуются на гребнях воздушных волн или между двумя слоями воздуха. Характерной особенностью этих облаков является то, что они не двигаются, сколь бы ни был силён ветер. Поток воздуха, проносящийся над земной поверхностью, обтекает препятствия, и при этом образуются воздушные волны. Обычно зависают с подветренной стороны горных хребтов, за хребтами и отдельными вершинами на высоте от двух до пятнадцати километров.

Пирокумулятивные

Пирокумулятивные облака или пирокумулюс — конвективные (кучевые или кучево-дождевые) облака, вызванные пожаром или вулканической активностью. Эти облака получили своё название оттого, что огонь создает конвективные восходящие потоки, которые по мере подъёма при достижении уровня конденсации приводят к образованию облаков — сначала кучевых, а при благоприятных условиях — и кучево-дождевых. В этом случае возможны грозы; удары молнии из этого облака тогда вызывают новые возгорания.

История изучения

Первыми непосредственными наблюдателями за облаками стали воздухоплаватели, поднимавшиеся на воздушных шарах, которыми был установлен факт, что все наблюдаемые формы облаков по своему строению распадаются на две группы:

Подъемами на воздушных шарах и наблюдениями при восхождениях на горы был констатирован другой факт, что строение облаков первой группы, когда наблюдатель окружен таким облаком со всех сторон, ничем не отличается от обыкновенного тумана, наблюдаемого вблизи земной поверхности; что наблюдателю внизу казалось облаками, держащимся на склоне горы или на некоторой высоте в атмосфере, то наблюдателю, попавшему в такое облако, представлялось туманом. Со времен Галлея и Лейбница было уже известно и подтверждено непосредственным наблюдением, что отдельные частицы тумана, а, следовательно, и облака, имеют шарообразную форму. Для объяснения того, почему эти шарики держатся в воздухе в равновесии, была предложена гипотеза, что эти шарообразные частицы тумана состоят из воздушных пузырьков, окруженных тончайшей водяной оболочкой (везикюлей — как такие пузырьки были названы); при достаточных размерах пузырьков и достаточно тонкой оболочке (расчёт, сделанный Клаузиусом показал, что толщина водяной оболочки должна быть не более 0,0001 мм) сопротивление воздуха их падению должно быть настолько значительно, что падение везикюлей может совершаться очень медленно, и они должны представляться плавающими в воздухе, а при самом слабом восходящем потоке их падение может перейти даже в восходящее движение. Гипотеза эта приобрела широкое распространение, после того, как Клаузиусу удалось, основываясь на предполагаемой необычайно тонкой водяной оболочке везикюлей, дать объяснение голубому цвету неба. Одновременно с везикюлярной гипотезой существовало и другое мнение, считавшее водяные шарики туманов состоящими сплошь из жидкой воды. Трудность рассматривания под микроскопом водяных шариков привела к тому, что подобные наблюдения над ними удалось сделать в достаточно надежной форме только в 1880 году, когда впервые Динес (Dines), наблюдая водяные шарики, из которых состоят туманы в Англии, пришел к заключению, что наблюдаемые им частицы тумана суть настоящие капельки воды, размеры которых колеблются от 0,016 до 0,127 мм. Позднее подобные же наблюдения были сделаны Ассманом на вершине Брокена, которая — особенно в холодное время года — находится в области наиболее энергичного образования облаков различных форм, образующихся то несколько выше, то немного ниже, то как раз на её высоте. Ассман убедился, что все наблюденные им формы облаков, содержащих жидкую воду, состоят из настоящих капелек, размеры которых меняются между 0,006 мм (в верхних частях облаков) и 0,035 мм (в нижних его частях). Капельки эти наблюдались жидкими даже при температуре −10°С; только прикасаясь к какому-нибудь твёрдому телу (например, предметное стеклышко микроскопа) они моментально превращались в ледяные иголочки. Наконец, Обермайер и Будде показали, что если исходить из явлений капиллярных, существование везикюлей не может быть допущено. Таким образом эта гипотеза ушла в прошлое. Исследования Стокса и расчёты, сделанные Максвеллом, доказали, что слабого потока, подымающегося со скоростью не более 0,5 метров в секунду, достаточно, чтобы остановить падение водяных капелек. Относительно второй группы облаков, образующихся обыкновенно на больших высотах — как перистые и перисто-слоистые — наблюдения воздухоплавателей показали, что эти формы состоят исключительно из воды в твердом состоянии. Мириады ледяных кристалликов и иголочек, подобных тем, которые наблюдаются нередко в нижних слоях атмосферы падающими в тихие, морозные дни зимой, — часто даже при безоблачном небе, — образующих правильные гексагональные пластинки или шестисторонние призмы от микроскопически малых до видимых простым глазом, держатся в верхних слоях атмосферы и образуют то отдельные волокна или перистые пучки, то однообразным слоем распространены на большие пространства, придавая небу белесоватый оттенок при перисто-слоистой облачности. [1]

Для образования облаков необходим переход пара в капельножидкое состояние. Однако, теоретические изыскания Бецольда, основанные на опытах Эйткена, показали, что этот переход есть явление весьма сложное. Весьма остроумными опытами Эйткен констатировал, что одного охлаждения воздушных масс ниже температуры их насыщения водяными парами ещё недостаточно, чтобы пар перешел в капельножидкое состояние: для этого необходимо присутствие хотя бы мельчайших твёрдых частиц, на которых и начинает собираться в капли конденсирующийся в жидкость пар. Когда воздух, переполненный водяными парами, совершенно чист, пары, даже перейдя через температуру насыщения, не обращаются, однако, в жидкость, оставаясь пересыщенными. Некоторые газообразные тела, как, например озон и азотистые соединения, также могут содействовать образованию водяных капелек. Что твёрдые тела действительно играют роль при образовании облаков, это можно было видеть уже из наблюдений, установивших существование грязных дождей. Наконец, чрезвычайно яркие зори, наблюдавшиеся вслед за извержением вулкана Кракатау в 1883 году, показали присутствие мельчайших частиц выброшенной извержением пыли на весьма больших высотах. Все это объяснило возможность поднятия сильными ветрами микроскопически мелких частиц пыли весьма высоко в атмосферу и мнение Эйткена и Бецольда о необходимости присутствия твердых частиц для образования облаков получило обоснование. [1]

В начале 1930-х годов в Ленинградском институте экспериментальной метеорологии (ЛИЭМ) под руководством В. Н. Оболенского были начаты экспериментальные и теоретические работы по исследованию облаков. В марте 1958 года по инициативе Н. С. Шишкина был создан самостоятельный «Отдел физики облаков» в Главной геофизической обсерватория имени А. И. Воейкова. [2]

С целью исследования облачного покрова Земли и изучения образования и «эволюции» облаков НАСА в 2006 году запустило два специализированных спутника CloudSat и CALIPSO.

В апреле 2007 года НАСА осуществило запуск на полярную орбиту спутника AIM (The Aeronomy of Ice in the Mesosphere), предназначенного для изучения серебристых облаков.

Облака на других планетах

Помимо Земли облака наблюдаются на всех планетах-гигантах, на Марсе, Венере, спутниках Титане и Тритоне. Внеземные облака имеют разную природу, например, на Венере наиболее мощный облачный слой состоит преимущественно из серной кислоты; облака Титана являются источником метановых дождей при температуре −180°С.

Примечания

Ссылки

Облака на Google Earth Google Maps KMZ (файл меток KMZ для Google Earth)

Источник

Как на небе образуются облака?

Художники разглядели в них нежную полупрозрачную гамму оттенков. Поэты и писатели – какие-то удивительные образы. Простые люди – мотив для обсуждения предстоящей погоды. И только метеорологи видят в этих «барашках» лишь то, чем они являются на самом деле. Влагу в той или иной концентрации и в разной температуре. Ну а тут мы поговорим о том, как образуются облака.

Процесс образования облака

В тех широтах, где достаточная, а, тем более, повышенная влажность, регулярно конденсируется водяной пар – газообразная влага с поверхности. Над пустынями нет водоемов. Испаряться нечему. Облаков там нет.

По мере того, насколько высокой в регионе бывает влажность, пар делается уже плотнее. Потом больше (укладываются стопками, превращаясь в тучи). Они отличаются цветом.

Стартовым условием является понижение температуры – чем выше, тем она ниже. Водяной пар, достигнув холодной зоны, начинает превращаться в обсуждаемую субстанцию. Вот почему туч больше в холодное полугодие. В северном полушарии это период с сентября по февраль, а в южном, наоборот – с марта по август. Способность к конденсации меняется и по оси восток-запад. Последнее направление всегда прибавляет влажности. Почему?

Влияние атмосферных фронтов на облака

С Атлантики уже идут атмосферные фронты. Встреча теплой и холодной воздушных масс всегда чревата охлаждением первой. В таких условиях к имеющимся облакам прибавляется и конденсирующийся водяной пар, оказавшийся на встрече 2 потоков. Облака разрастаются.

Участок неба, оказавшийся зажатым меж 2 таких воздушных течений, называется атмосферным фронтом. Ситуация тут динамичная. В зависимости от того, какой поток победит, фронт становится холодным или теплым.

А, значит, водяной пар то конденсируется, то продолжает подниматься вверх (повышение температуры этому способствует). В случае победы холода – с неба падает вода. Или снег (зимой). В межсезонье град. Победило тепло? Облако не только перестает быть дождевой тучей – оно вообще рассеивается (тает).

Таким образом, выяснив, откуда берутся облака, мы разбираемся уже в том, что с ними происходит под влиянием могущественных стихий атмосферы. Остается добавить, что иногда тепло и холод не могут выяснить отношения. Это создает смерчи, торнадо, тайфуны. Вместе со всем, что находится вокруг, в воронку засасывает и облака.

Как облака передвигаются по небу?

Из-за постоянного движения масс воздуха поверхность атмосферного фронта всегда имеет наклон к земле. Поэтому тучи в зоне атмосферного фронта начинают «плыть вниз» почти над самой головой. В горах они часто «опускаются», потому что на самом деле сливаются с утренним туманом. А что заставляет их двигаться влево или вправо?

Разумеется, ветер. Он переносит сгусток водяного пара с одной области неба в иную. Если сильный, то рассеивает его. Отсутствие атмосферных потоков называется «штилем». В случае со сплошной (беспросветной) облачностью отсутствие ветра – причина многодневной плохой погоды. Как правило, с затяжным дождем. А если штиль в зоне ясного неба, то оно и остается безоблачным.

Иногда мы видим, что белые «барашки» плывут в разные стороны. Значит, наблюдаем облака разных стратов. На ближайшей высоте шквал имеет западный вектор. Выше восточный и т.д.

В заключении остается сказать одно. Ни одно облако не может похвастать неизменным состоянием. Этот сгусток влаги изменяется ежесекундно. Под воздействием температуры, ветра и давления. Литераторы, намекая не отсутствие стабильности, говорят: все – воздушный замок.

Источник

Виды облаков

Вверху водяной пар охлаждается. Некоторые частицы водяного пара превращаются даже в кристаллики льда. Холодные частички воды и мельчайшие льдинки образуют облака.

Существует несколько видов облаков:

Перистые облака

Они находятся на высоте как минимум 6 километров. Их можно отличить по белому цвету. На вид они не очень плотные, местами почти прозрачные. Из таких облаков никогда не пойдёт дождь или снег, зато по их появлению можно судить о скором приближении других видов туч.

Перисто-слоистые облака

Они следуют за перистыми. При их появлении создаётся ощущение, будто небо покрывается тонкой белой плёнкой. Перисто-слоистые облака также свидетельствуют о том, что скоро небо может затянуться, и пойдёт дождь или снег.

Высокослоистые облака

Они располагаются на небе ниже, чем первые два вида. Эти облака могут принести с собой дождь или снег (в зависимости от времени года). Об их появлении можно судить по сероватой плёнке, закрывшей небо, через которую может пробиваться солнечный или лунный свет.

Слоисто-дождевые облака

Это низкие облака серого цвета. Их могут сопровождать не только сильные осадки, но и низкая температура и сильный ветер.

Слоистые облака

Они равномерно окрашивают небо в светло-серый цвет. Они находятся достаточно низко от земли. Когда эти облака становятся более менее густыми, они могут привести к выпадению не очень обильных осадков (дождя или снега).

Перисто-кучевые облака

Они выглядят как белые пятна, расположенные отдельно друг от друга или образующие группы. Они находятся очень высоко и свидетельствуют о приближении грозы, которая наступит буквально через несколько часов.

Высоко-кучевые облака

Расположены такие облака ниже перисто-кучевых, но выше, например, слоисто-кучевых облаков. Высоко-кучевые имеют форму шаров или более удлинённую форму. Их отличает серый оттенок. Они являются сигналом того, что скоро будет похолодание и выпадут осадки.

Слоисто-кучевые облака

Этот вид облаков выглядит как плотные валы или глыбы. Они чаще всего не приносят осадков.

Кучевые облака

Этот вид облаков имеет тонкое «дно» и пышную «шапку». Они не являются приметой грозы. Часто их можно наблюдать летом ближе к середине дня.

Кучево-дождевые облака

Их можно отличить по причудливой форме. Часто они приносят с собой обильные осадки.

Источник

Как образуются облака и почему идет дождь?

Все мы знаем, как непостоянна и капризна погода. То стоят сухие и ясные дни, то не сколько суток подряд льёт дождь и, кажется, конца ему не будет. Иногда же погода резко меняется по не сколько раз в день.

Чем вызваны все эти перемены погоды? В каких случаях выпадает дождь? Откуда берутся в воздухе такие огромные массы воды? Как они в нём удерживаются? Попробуем вылить с летящего самолёта ведро воды. Она не задержится в воздухе ни одной секунды. Как же в облаках подолгу держатся тысячи вёдер воды?

Мы уже указывали, что в воздухе постоянно находится водяной пар. Если спросить кого-либо, видел ли он водяной пар, он чаще всего ответит утвердительно и назовёт туман и облака. Это неверно. Водяной пар в воздухе невидим. То, что мы видим как туман или облако, является мельчайшими водяными капельками.

Водяной пар, как мы уже говорили, попадает в воздух при испарении воды с поверхности морей, озёр, рек и с поверхности почвы и растительности. Это испарение происходит не только при кипении или при высокой температуре. Испаряется, или, как говорят, «высыхает», влага и при низких температурах и даже на морозе. Это хорошо знают хозяйки, вывешивающие зимой на мороз для просушки бельё. Но испарение происходит быстрее при высоких температурах и в сухом воздухе. Объясняется это тем, что чем выше температура воздуха, тем больше водяного пара может в нём содержаться (рис. 9). Наибольшее количество водяного пара, остающегося в одном кубометре воздуха невидимым при разных температурах, следующее:

Если при указанных температурах количество водяного пара в воздухе окажется большим, — то он начнёт превращаться в капельки, образуя облака или туман.

Представим себе следующий случай: в воздухе, при температуре 20 градусов тепла, находится определённое количество водяного пара, скажем, 15 граммов в кубометре. Это не так много: при 20 градусах тепла воздух может содержать 17 граммов водяного пара. Предположим теперь, что этот воздух охладился и его температура снизилась до 10 градусов тепла. Что произойдёт с водяным паром? Обратившись к табличке, мы увидим, что при 10 градусах тепла в кубометре воздуха может содержаться только 9,5 грамма водяного пара, а у нас в нём находится 15 граммов, т. е. на 5,5 грамма больше. Куда же девается этот излишек? Он превращается в капельки воды и образует облако.

Для того, чтобы убедиться в этом, понаблюдаем за кипящим самоваром или чайником. Мы увидим, что воздух около самой крышки самовара или носика чайника прозрачен, а белое облачко «пара» появляется только на некотором расстоянии от чайника (рис. 10). Попробуем поднести руку к самому носику чайника, туда, где белого облачка ещё нет. Мы сразу же почувствуем сильный ожог и рука увлажнится — на ней осядут капельки воды.

Поднесём теперь руку к белому облачку. На неё и здесь осядут капельки воды, но ожог будет значительно слабее.

Что же здесь произошло? В первый раз мы поместили руку в струю водяного пара, находящегося в очень нагретом воздухе, т. е. туда, где количества его не достаточно, чтобы насытить воздух, и пар оставался невидимым. Когда же струя пара охладилась от руки, то вода сейчас же осела на неё капельками. На большем расстоянии от чайника холоднее, чем у самого носика, поэтому ожог был слабее. Но поэтому-то и водяной пар здесь уже превратился в капельки и стал видимым как облачко. Из-за охлаждения воздуха образуются облака и в природе.

Чтобы лучше понять это, вспомним погоду в хороший жаркий летний день. В такой день утром небо чисто. Солнце сильно греет, и постепенно становится всё жарче. Около полудня на небе появляются отдельные мелкие облака; они постепенно увеличиваются, становятся более плотными, но всё же остаются в виде отдельных клочьев, «куч» — они так и называются кучевыми. К вечеру облака начинают постепенно оседать, растекаться и после захода Солнца исчезают совершенно: над головой сверкают тысячи ярких звёзд.

Почему же облака образовались отдельными кучами и только днём и исчезли к ночи?

Причина этого заключается в нагревании Солнцем земной поверхности. Различные её участки нагреваются по-разному. Кусок пахоты нагревается больше, чем покрытая растительностью почва; меньше нагреваются лес или вода (рис. 11). Если Солнце грело очень сильно, то некоторые части воздуха, лежащие над более нагретыми кусками земной поверхности, сами нагрелись сильнее других, стали много легче, чем соседние части воздуха, и поэтому начали подниматься, «всплывать» вверх. Поднимаются они таким образом до большой высоты — километр-два и больше. На этой высоте, как мы уже говорили, воздух значительно холоднее, и наши воздушные «пузыри», поднявшиеся сюда, сильно охладятся и часть содержащегося в них водяного пара соберётся в мельчайшие капельки воды, которые мы и увидим как облако (рис. 12). К вечеру нагревание и подъём воздуха прекращаются, и внизу начинается его охлаждение от сильно остывающей к ночи почвы. Поднявшиеся вверх части воздуха опускаются и снова нагреваются; при этом вода вновь превращается в невидимый водяной пар — облака исчезают.

Иногда, в жаркий день, большие воздушные «пузыри» поднимаются очень высоко — на не сколько километров. В этом случае образуются высокие и тёмные облака, часто целиком закрывающие небо. В воздухе душно, «парит». Наконец, начинается сильный ливень, который быстро проходит. Вслед за ним сразу же появляются просветы голубого неба, они всё расширяются, облака оседают и к вечеру совсем исчезают; ночью опять становится ясно.

В обоих примерах явление и его причина одинаковы. Только в первом случае всё было слабее, во втором — сильнее.

Из сказанного можно заключить, что и облака, и дождь были вызваны подъёмом воздуха вверх и его охлаждением. Так это действительно и есть. Почему же всё-таки дождь выпадает не во всех случаях, когда на небе видны облака, хотя бы. очень мощные и плотные?

Это зависит от свойств облачности. Если мы начнём охлаждать воздух, содержащий много водяного пара, но совершенно чистый, мы не вызовем образования в нём облака или тумана, хотя и охладим его ниже той температуры, при которой водяной пар уже должен был бы слиться в капли воды. Но если мы повторим этот опыт, загрязнив немного тот же воздух (сильно увеличено), мелкой пылью или дымом, то туман или облако образуются очень скоро. Дело в том, что для образования из водяного пара капелек воды необходимо присутствие в воздухе очень мелких твёрдых или газообразных частиц. На них-то и происходит оседание воды. В земной атмосфере мы всегда имеем очень большое количество пыли, соли от морских брызг, дыма и других частиц. Каждая такая частица собирает на себе много воды — в 20 — 40 раз больше, чем она сама. И все-таки облачная капля ещё очень мала — она меньше дождевой в не сколько сот раз (рис. 13).

Как же и когда появляются в воздухе крупные дождевые капли, такие, как мы видим, например, при ливне? Вначале полагали, что они образуются от слияния между собой нескольких малых капелек. Но подсчёт показал, что для образования таким образом ливневых капель нужно было бы не сколько суток, а мы знаем, что на самом деле от времени образования ливневого облака до выпадения дождя проходит не больше двух часов.

Вопрос разрешил норвежский учёный Бержерон. Он доказал, что выпадение дождя происходит только в том случае, если в воздухе одновременно находятся и ледяные кристаллы, и водяные капли, т. е. тогда, — когда происходит образование капелек воды на той высоте, где температура ниже нуля.

Напомним, как обычно начинается летний дождь. Развивается мощное кучевое облако. Оно уже выросло в виде огромной горы, но дождя всё же не даёт. Но вот верхушка облака поднимается ещё выше и покрывается как бы пеленой, становится не такой резкой. Это значит, что облако достигло того слоя, где температура ниже нуля градусов и верхушка облака обмёрзла; в ней облачные капли превратились в ледяные кристаллы. Очень скоро после этого начинается ливень.

Оседание капелек водяного пара на ледяные кристаллы происходит чрезвычайно быстро. Для этого достаточно десяти — двадцати минут. При этом ледяные кристаллы сильно увеличиваются в весе, не могут уже держаться в воздухе и падают вниз. По дороге они сталкиваются с встречающимися на пути капельками воды, собирают их на себя, ещё больше увеличиваются и быстрее летят к Земле. Если внизу температура достаточно высока, то температура капли, по мере падения, возрастает и вода постепенно растворяет ледяной кристалл. Тогда на Землю падает не кусочек льда, а большая капля воды. Зимой этого не бывает, и на Землю падает снег. Но бывает и так, что летом льдинки не успевают растаять в воздухе и выпадают на Землю в виде града. Чаще всего град бывает мелким и не приносит особенного вреда, но изредка он достигает большой величины. Так, в 1926 г. в Одессе отдельные градины весили до 300 граммов. Такой град приносит сильные разрушения, выбивает посевы, губит скот, пробивает крыши.

Иногда ливни сопровождаются грозой — блистает молния, гремит гром. Причина этих явлений состоит в том, что отдельные облачные капельки приобретают разные электрические заряды, которые накапливаются в разных частях облака; эти заряды в виде искр (молния) время от времени проскакивают по воздуху между облаками или между облаком и Землёй. Мы слышим треск этой проскакивающей искры, который будит эхо и потому раскатывается продолжительное время, «грохочет». Это и есть гром. (Об этом рассказывается в книжке И. С. Сокольникова «Молния и гром», Гос-техиздат, 1946.)

Источник

Что такое облака

Со времен самой глубокой древности, явления, совершающиеся на небес­ном своде, привлекали к себе внимание человека, стоявшего еще на низкой ступени умственного развития. Гром и молния, проявлением своей громадной мощности, заставляли трепетать перед собой человека; палящие лучи солнца, выжигавшие всю природу, приносили засуху и голод, сильные ливни затопляли его усадьбу — и иногда были полезны, иногда приносили вред губительными наводнениями. Радуга, появляющаяся иногда на небе, своей изумительной кра­сотой поражала его. Не умея объяснить явлений природы, а, тем более, не умея овладеть их силами, первобытный человек поневоле приписывал их про­явлению сверхъестественной силы — так им было создано понятие о божестве. Почти во всех древних мифах бог грома и молнии играл большую роль. Не имея понятия о происхождении дождя, человек молил своих богов о нис­послании дождя; если была засуха, или о прекращении его, если сплошные ливни заливали поля. Известно, что подобные верования сохранялись в глу­хих местах до недавнего времени, а может быть где-нибудь сохранились еще и теперь. Человек, трепеща перед явлениями, творящимися на небе, а с другой стороны изумляясь красоте той картины, которую представляет иногда небес­ный свод, покрытый причудливых форм облаками с просветами голубого неба, счи­тал небо местопребыванием своих богов и святых, местопребыванием Олимпа и т. п.

Текли века и тысячелетия. Настойчивый, пытливый ум человека не до­вольствовался мифическим объяснением небесных явлений, доставшихся ему в книгах от предыдущих поколений. Он старается исследовать научным путем проявления сил природы, дать действительное их объяснение и, если возможно, употребить их на свою пользу. И постепенно стало отпа­дать божественное объяснение этих явлений: человек перенес их в свою лабо­раторию, сумел докопаться до сущности их происхождения, искусственно воспроизвести их и доказать, что современные технологии тоже способны творить чудеса. Поражающее ранее человека, проявление как бы высшей силы, явление молнии — по существу электрического разряда — воспроизведено в лаборатории и теперь электричество является той силой, которую человек широко исполь­зует для своих нужд, без которой немыслимо культурное строительство чело­вечества.

Раньше люди просили небеса о ниспослания дождя, теперь вопрос об искусственном воспроизведении дождя поставлен к выполнению, как очередная задача многих научных лабораторий, в том числе и российских.

Значение облаков в культурной жизни человека

Надо ли говорить, что среди явлений, происходящих на небе, которые привлекают наше внимание, громадную роль играют облака. Затягивание неба облаками связывается обычно с ожиданием и ближайшее время дождя или снега. Всем известны общеупотребительные выражения: «погода хмурится», «погода разгуливается» и т. п. связывающие одновременно представление об изменении облачного покрова с погодой. Тогда, когда дождь необходим, на­пример, для посевов, когда высохшие за время длительного бездождья расте­ния требуют влаги, плотные, низкие облака, принося дождь, оказывают бла­годеяние человеку. Наоборот, в период длительных дождей, заливающих по­севы — те же облака приносят вред. Летом облака прикрывают землю от жгу­чих лучей солнца. Достаточно вспомнить, например, какие длительные жары и засухи бывают в средней Азии летом, когда почти не наблюдается облаков. Почва глубоко просыхает, растительность вымирает под палящими лучами солнца.

Наоборот зимой, когда приток тепла от солнца беден, облачный покров, как шуба, прикрывает землю, спасает ее от охлаждения, умеряя морозы. Вспомним, что зимою сильные морозы бывают именно при ясном небе.

Вспомним про позднюю осень в Санкт-Петербурге, когда неделями низкие сплошные облака со своим мелким моросящим дождем делают погоду такой неприветливой, хмурой и нездоровой. А в то же время на юге, где-нибудь на Северном Кавказе еще часто видят голубое небо и еще продолжает кипеть там курортная жизнь.

В частности, при выборе курортов, на облачность обращают серьезное внимание. Солнце является источником жизни на земле и там, где облака большинство дней месяца заволакивают небо, где прямые живительные лучи солнца редко доходят до земли—такое место мало пригодно для восстановле­ния здоровья.

Для людей, близко интересующихся природой, которые, «ходя по земле, умеют видеть и небо», облака представляют также большой интерес. Наблюдатель, привыкший внимательно следить за состоянием неба, по появлению той или другой формы облаков выносит суждение об изменении погоды на ближайшее время. Этим отличаются, в частности, моряки и рыбаки, жизнь которых в море сильно зависит от погоды, и неудивительно, что бывают слу­чаи, когда возможность правильно предвидеть изменение погоды, например, наступление бури, становится для них равносильной вопросу о жизни и смерти.

И действительно, в так называемом «методе предсказания погоды по местным признакам», облачные наблюдения играют весьма существенную роль.

В связи с широким развитием в настоящее время линий воздушных сооб­щений, авиация также является широко заинтересованной в состоянии облач­ного покрова. Низкие облака затрудняют перелеты, а туманы и очень низко стелющиеся облака делают перелет совершенно невозможным. Некоторые фор­мы облаков характеризуются очень неспокойными условиями полета; в част­ности—грозовые облака сопровождаются иногда настолько бурными движе­ниями в атмосфере, что совершенно исключают возможность полета.

Особенно значительное влияние оказывают облака на работу авиации в том случае, когда с самолетов производится при помощи, фотографирования топографическая съёмка местности. Такого рода аэрофотосъёмкой в настоящее время начинают пользоваться очень широко для составления топографических карт, так как она, но сравнению с обычной топографической съёмкой, требует гораздо меньше материальных затрат и значительно меньшего времени на его производство.

Аэрофотосъёмка производится обычно с высоты нескольких километров и, очевидно, наличие облаков, плавающих на более низких высотах, делает фотосъёмку невозможной.

Выше была упомянута одна из самых смелых задач современной науки — искусственное воспроизведение дождя. Здесь уже целью ставится непосредственное воздействие человека на состояние облачного покрова. Сейчас много лабораторий мира работает над этим, и надо надеяться, что все мы увидим положительные результаты этих попыток.

Как образуются облака

Приведенные примеры показывают, какое значение имеют облака в куль­турной жизни современного человека. Посмотрим же ближе, что такое облака, как они образуются. А как различаются между собою различные виды облаков вы можете прочитать в отдельной статье.

Водяные пары в атмосфере

Водяные пары в атмосферном воздухе. Облака представляют собою собрание громадного количества мельчайших капелек воды или кристалликов льда, обра­зовавшихся благодаря превращению водяных паров, находящихся в атмосфере, в жидкое или твердое состояние, или как говорят — благодаря конденсации водя­ных паров.

Водяные пары всегда являются одной из составных частей атмосферного воздуха, однако, количество их вообще не постоянно. Оно зависит в значи­тельной степени от температуры воздуха, а также, до известной степени, и оттого, откуда пришла к нам воздушная масса, в которой сейчас мы нахо­димся. Водяные пары отличаются от других составных частей воздуха тем, что при каждой температуре существует некоторое предельное, наибольшее их количество, которое может содержать в себе воздух. Чем выше температура воздуха» тем большее количество их может содержаться в воздухе. Так, при нормальном атмосферном давлении (при высоте барометра 760 миллиметров), один килограмм насыщенного воздуха содержит в себе следующее количество водяных паров (в граммах) при различных температурах:

Конденсация водяных паров

Нетрудно видеть, что при понижении температуры воздуха, содержащего водяные пары, должна наступить их конденсация, т. е. превра­щение их в жидкое или твердое состояние. Пусть воздух, имеющий вначале температуру 30°, содержит на каждый килограмм 14.35 грамма водяных паров. Очевидно, он не будет насыщен водяными парами, так как предельное содержание водяных паров при этой температуре ровно 26.23 гр. на 1 кило­грамм воздуха. Допустим, что под влиянием той или иной причины воздух охладится до температуры 20°. Очевидно, он станет уже насыщенным, так как предельное содержание водяных паров при этой температуре равно 14.35 гр. на 1 килограмм. Пусть охлаждение будет продолжаться и темпера­тура воздуха понизится до 10°. При этой температуре предельное содержание водяных паров равно 7.53 грамма, следовательно, излишек водяных паров 14.35 гр. — 7.53 гр. = 6.82 гр. должен выделиться в жидком виде, т. е. про­изойдет конденсация водяных паров.

Когда конденсация водяных паров происходит в атмосфере, водяные пары превращаются или в мельчайшие капельки воды — если температура выше 0°, или в мельчайшие кристаллики льда, если температура ниже 0°. Однако, в некоторых случаях капельки воды могут оставаться в жидком виде и не замерзать даже в том случае, если температура понизится ниже 0°. Тогда говорят, что вода находится в переохлажденном состоянии.

Таким образом для образования облаков необходимо, чтобы произошла конденсация водяных паров, находящихся в воздухе. Так как конденсация водяных паров происходит тогда, когда при понижении температуры водяные пары, находящиеся в воздухе, достигнут состояния насыщения и при дальней­шем понижении температуры излишек их начнет выделяться в жидком или твердом виде, то, очевидно, для образования облаков необходимо достаточное охлаждение воздуха, содержащего водяные пары.

Ядра Конденсации

При детальном исследовании процесса конденсации водяных паров выяснилось, что для облегчения образования капелек или кристалликов льда необходимо, чтобы в воздухе были некоторые первоначальные частицы, так называемые ядра конденсации, на которые и осаждаются водяные пары при пре­вращении их в жидкое или твердое состояние. Роль таких ядер играет мельчайшая пыль, находящаяся в воздухе в громадном количестве даже на больших высотах.

Почему облака плавают в воздухе и не осаждаются на земле

Спрашивается, если облако состоит из мельчайших частичек воды или кристалликов льда, почему же они под влиянием силы тяжести не падают вниз и облака не оседают на землю, а плавают в воздухе. Было подсчитано, что капелька воды с радиусом, равным 0.001 сантиметра, должна падать в воздухе со скоростью 0.1 сантиметра в секунду, что в час составит уже 360см., а за сутки свыше 86 метров. При радиусе в 0.005 сантиметра скорость падения должна достигать уже 26 сантиметров в секунду, а, следовательно, в час — 936 метров. Отсюда ясно, что не будь какой-то поддерживающей силы в атмо­сфере, которая препятствовала бы опусканию капелек вниз, всякое образова­вшееся облако должно было бы быстро осесть на землю.

Объяснение этому явлению в настоящее время дается такое. Атмосферный воздух никогда не находится в совершенном покое. Отдельные небольшие массы его находятся в постоянном, беспорядочном, как говорят «турбулентном» дви­жении. Оно возникает отчасти благодаря трению воздуха при движении его около земной поверхности, причем образующиеся вихри постепенно распро­страняются вверх, отчасти благодаря неравномерному нагреванию лучами солнца отдельных масс воздуха, вследствие чего более нагретые массы, как более легкие, будут иметь стремление подниматься вверх, менее нагретые — стремление опу­скаться вниз. Таким образом, под влиянием указанных причин в воздухе по­являются беспорядочные движения отдельных небольших масс воздуха. Под влиянием этих движений, взвешенные в воздухе мельчайшие капельки воды испытывают со всех сторон беспорядочные толчки, которые и поддерживают их в воздухе.

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».

Заключение

Внимательное наблюдение за сменой облач­ности на небе дает возможность наблюдателю предвидеть заранее изменение характера погоды. Облачные наблюдения отличаются от других метеорологиче­ских наблюдений тем, что они не требуют для своего производства никаких приборов, кроме собственных глаз наблюдателя. Привычка следить за посте­пенным изменением картины неба даст ему возможность предугадывать улуч­шение и ухудшение погоды, что часто имеет большое значение при планировке тех или других задач повседневной деятельности человека.

Источник

Как образуются облака

Когда я была маленькой, то думала, что на облаках можно летать. Однажды мы с отцом пошли в горы. Облака были в тот день низкие, и мы быстро добрались до их уровня. В предвкушении я протянула руки к облаку, но оно, как дым просочилось сквозь мои пальцы. Тогда папа мне разъяснил, почему так произошло.

Как возникают облака

Облака — это пар с океанов, морей, озер и прочих водоемов, который теплый воздух поднял наверх. На небе за счет холодного воздуха пар конденсируется и превращается в маленькие капельки воды и льда. Частички водяного пара прилипают к пыли, соли, дыму, затем слипаются друг с другом и образуют облако. Вот такой простой процесс.

Существует много различных видов облаков. Из них мне больше всего нравятся перисто-кучевые облака. Когда они на небе, кажется, что находишься под водой. Вот они.

Такие облака образуются на расстоянии 6–8 км. от земли. Появляются они в антициклонах, в результате волновых движений на границе между верхним теплым и холодным нижним воздухом. Перисто-кучевые облака имеют несколько народных названий:

Любители облаков

Кто не любит смотреть на облака, фантазировать, мечтать? Да все любят. И дети, и взрослые. Вот именно! Так подумал 14 лет назад английский писатель Гэвин Претор-Пинни и создал международную организацию — «Общество любителей облаков». Туда входит уже порядка 44 тысяч человек. В этом союзе состоят фотографы, художники, метеорологи, физики, обычные люди. На сайте общества любители публикуют фотографии необычных облаков, делятся впечатлениями и даже обсуждают облака на конференциях. И это не все. Члены общества открыли новый вид облаков asperitas — волнистые облака необычной формы, неровные, шершавые. Данный тип даже был официально внесен Всемирной метеорологической организацией в Атлас облаков.

Удивительное рядом. Даже и не подумаешь, что столько людей может увлекаться облаками. Это какое-то совершенно странное и в то же время восхитительное занятие! Пойду-ка гляну, что у нас там на небе.

Я очень люблю смотреть на облака. Они вдохновляют меня на написание стихов для моей книги. А еще мне всегда хочется пощупать их руками. Тут-то и настигают меня жизненные реалии. Облако ведь неосязаемое, так как состоит из конденсата.

Что такое облака, и как они образуются

Облака — это атмосферные продукты, состоящие из капелек воды и ледяных кристаллов. Облака видно на небе невооруженным глазом. Особенно красиво они смотрятся на голубом небосклоне.

Но не всем достаточно любоваться незатейливыми формами пушистых облачков. Некоторые еще хотят знать, как они образуются и оказываются в небе. Для таких эрудитов опишу этот процесс:

Вода с Земли будет испаряться только в том случае, если температуры на Земле и в атмосфере будут различаться.

Кроме того, облако не сможет образоваться без конденсационных зерен — это такие пылевые частички, к которым притягиваются молекулы воды.

Как потрогать облако

Если до неба не достать, а облако потрогать очень хочется, то его можно сделать в домашних условиях.

Для этого зайдите в ванную комнату и откройте кран с горячей водой. Пусть она течёт в течении 15 минут. После этого закройте воду и начинайте наблюдать, как под холодным потолком начинает образовываться пар, а на стенах оседать капельки воды. По сути, это и есть облако.

Туман, лежащий по утру на земле — это тоже облако. Его мы хорошо видим, но потрогать, ощутить его состав не можем.

Есть ли облака на других планетах

Оказывается, не только мы с вами можем любоваться облаками. На других планетах они тоже есть: на Юпитере, Сатурне, Уране, Нептуне, Марсе и Венере. Только вот внешний вид и состав у них более агрессивный чем у наших, земных, облаков.

Внеземные облака могут состоять из серной кислоты или метана.

Как-то в ясный летний день, лежа на пляже, я наблюдала за проплывающими по небу белоснежными облаками. Постепенно их становилось все больше и больше, откуда-то принесло небольшую тучку, и полил летний теплый дождь. Пришлось быстренько уносить ноги с пляжа. Стало как-то досадно: такие легкие, воздушные, красивые облака, а через полчаса — ливень. Как же так?

Как появляются облака

О круговороте воды в природе, наверное, слышал каждый. Испаряясь с земной поверхности, влага поднимается вверх. Достигая определенной высоты, она охлаждается и становится капельками воды или льдинками. Собственно они и образуют облака, из которых при определенных условиях идет дождь или снег. Это если совсем кратко. На самом же деле все куда сложнее.

Например, ученые долго выясняли, как же появляются эти облачные капельки. Оказалось, что образуются они только при наличии в воздухе твердых частиц, например, пыли. Эти частицы и служат основой капли, вокруг которой собирается вода. Какое получится в результате облако, зависит от разных факторов. Среди немалого количества различных типов и видов облаков выделю три:

Наши любимые воздушные замки, «белогривые лошадки» и «белые кораблики», за которыми мы так любим наблюдать, — облака кучевые. Именно их сородичи — кучево-дождевые облака обычно несут с собой ливни и грозы.

Собравшиеся вместе льдинки образуют перистые облака. А если не видно солнца и все небо словно пеленой покрыто — это слоистые облака.

Откуда приплывают тучи

То, что мы привыкли называть тучей, по сути своей, является разновидностью облака.

Наблюдая за облаками, мы видим, как они постоянно меняются: то становятся больше, то исчезают совсем, то меняют форму и размеры, то уносятся куда-то вдаль. В них постоянно что-то происходит: одни капельки или льдинки образуются, другие, наоборот, испаряются. Если влаги в восходящем воздушном потоке мало, облако может раствориться в воздухе. Когда же оно набирает много воды, становится перенасыщенным, мы видим тучу, и начинается дождь.

Помню, как в детстве, разглядывая облака на небе, я всегда фантазировала себе разные фигурки. Мне казалось, что одно облако похоже на медведя, а другое на яблоко. В то время я даже представления не имела, что такое облако, как и из чего оно образуется. Сейчас вместе с дочкой я тоже люблю понаблюдать за плывущими облаками, но теперь я, конечно же, знаю гораздо больше о них. С удовольствием и с вами поделюсь этой информацией.

Откуда появляются на небе облака

В состав воздуха входят водяные пары. При повышении температуры он может удержать достаточно много водяных паров, но когда температура опускается, влагу удержать становится все труднее. В это время ее излишки выделяются из воздуха в форме очень мелких водяных капель. Такой процесс происходит, когда столбик термометра поднимается выше 0. Если же за окном минус, то тогда из воздуха выделяются кристаллы льда.

Другими словами, вещество, в данном случае вода, из состояния газа переходит в состояние жидкости. Такой процесс называется конденсация. Так вот, если конденсация воздуха произошла рядом с земной поверхностью, то мы с вами будем наблюдать туман. А вот если высоко от земли, то в этот момент образуются облака. Все это происходит из-за снижения температуры воздуха на высоте. Другими словами, облака — это скопление капель воды или кристаллов льда в тропосфере.

Какие бывают облака

Думаю, поднимая взгляд в небо, многие обращали внимание на то, что облака все разные. Так вот есть разные классификации облаков. Я вам расскажу, какими они бывают в зависимости от высоты расположения. Итак, они делятся на облака:

Облака верхнего яруса парят на высоте в 6 км от земной поверхности. Среднеярусные облака встречаются на высоте от 2 до 6 км. Они значительно крупнее по размеру, чем облака из первой группы. Они очень плотные, поэтому на земле можно увидеть тень от такого облака. Облака нижнего яруса проплывают по небу на высоте до 2 км. Они темного цвета, именно эти облака являются вестниками осадков. Основания вертикальных облаков находятся на высоте примерно в 2 км, а остальная его часть поднимается вверх и может достигать 6-8 км.

Довольно высоко на самом деле находятся облака, а когда поднимаешь взгляд в небо, то кажется, что они будто проплывают над головой и до них можно легко дотронуться.

Источник

Как образуются облака? Типы облаков с описанием и фото

Волнистые слоистые облака — Stratus undulatus (St und)

Как образуются облака?

Капли воды, формирующие облачную структуру, поднимаются с поверхности суши и океана с теплыми потоками воздуха. Главная причина образования облаков – испарение. Оно активнее с океанов, годовая величина достигает 400 тысяч км3, а с суши меньше в 4 раза.

Достигнув верхних, более холодных атмосферных слоев, воздух остужается, находящийся в нем пар конденсируется: формируются микроскопические капли воды и частицы льда, становящиеся основой облака. Вода в атмосферном образовании пребывает в 3 агрегатных состояниях: жидком, твердом, газообразном. Агрегатное состояние – определяющий фактор вида объекта, его характеристик: длительности формирования и существования, внешнего вида, типа и обильности осадков.

При насыщенном влагой воздухе облако не способно образоваться без присутствия конденсационных частиц (пылевых, дымовых, солевых). Водяные капли прилипают к частицам, посредством их удерживаются в воздухе во взвешенном состоянии.

Агрегатное состояние, принимаемое каплями, определяется температурой в верхних атмосферных слоях:

Редкие виды облаков

Если кучевые, перистые и прочие облака – обычное явление, то увидеть на небе нижеописанные разновидности можно считать удачей.

Утренняя глория

Низкорасположенные атмосферные волны, которые чаще всего наблюдаются в северной части Австралии (залив Карпентария). Специалисты до сих пор не могут определить точную причину образования таких облаков. Они простираются на сотни километров в длину, расположены на высоте 100-200 м.

Грозовой воротник

Другое название – валовое облако. Также это общее название для определенной разновидности кучево-дождевых облаков, напоминающих по форме длинный вал. Зачастую грозовой воротник образуется на границе атмосферных фронтов на высоте от 100 до 2000 м. Приносит с собой шквалы, ливни, грозы, перепады давления возле поверхности земли. Утренняя глория считается наиболее редкой разновидностью грозовых воротников.

Эффект Fallstreak

Когда в сплошном слое высококучевых или перисто-кучевых облаков появляется разрыв, речь идет об эффекте Fallstreak. Большие дыры появляются в результате падающих ледяных кристаллов. Они образуются в верхних ярусах или даже в выхлопных газах пролетающего самолета.

Эффект Fallstreak после торнадо, прошедшего в Мельбурне, Австралия

При соблюдении нескольких условий (температура воздуха, влажность, переохлажденные капли воды) кристаллы в процессе падения поглощают воду и увеличиваются в размерах. Вода в облаке испаряется и образуется разрыв.

Лентикулярные облака

Лентикулярные (линзовидные) облака не перемещаются по небу в независимости от силы ветра. Они возникают между двумя воздушными слоями либо на гребне воздушных волн. Устойчивость связана с тем, что процессы конденсации и испарения происходят непрерывно в волновых потоках. Часто расположены рядом с горными хребтами на высоте 2-15 км.

Облака Кэльвина Хельмхольца

Напоминают морские волны и формируются, когда два воздушных слоя движутся с разной скоростью. При этом верхний слой перемещается быстрее, нижний – медленнее. Чаще встречаются при сильном ветре и меняющейся плотности воздуха.

Облака Кэльвина Хельмхольца

Грибовидное облако

Облако грибовидной формы образуется не только в результате ядерного либо термоядерного взрывов. Оно может сформироваться впоследствии обыкновенного взрыва при условии отсутствия различных помех (например, ветра). Сюда же относятся взрывы, вызванные падением метеорита, извержением вулкана.

Грибовидное облако над действующим вулканом Этна, Сицилия

Серебристые облака

У данного редкого явления есть несколько названий. Среди них – ночные светящиеся облака. Дело в том, что рассмотреть их можно только при условии глубоких сумерек или в ходе солнечного затмения. Эти облака расположены достаточно высоко – в среднем на высоте 82 км. Их исследование проводилось не только с Земли, но и при помощи ракетных зондов.

Серебристые облака
Интересный факт: большой вклад в изучение серебристых облаков сделал русский астроном – Витольд Цераский. Доказано, что данное явление свойственно не только Земле, но и другим планетам, например, Марсу. В 2007 году запущен спутник НАСА AIM, среди задач которого – исследование серебристых облаков.

Облака-медузы

Облака получили такое название за счет сходства по форме с медузами. Они образуются в местах столкновения влажного (от течения Гольфстрим) и сухого (атмосферного) воздуха. Нижняя часть, напоминающая щупальца, формируется из-за выпадающих, но мгновенно испаряющихся капель.

Вымеобразные облака

Облака с характерной сумчатой структурой. Каждая ячейка имеет размер около 500 метров. Считаются очень редкими (встречаются пару раз на 10 лет) и образуются в связи с тропическими циклонами.

Перламутровые облака

Формируются на высоте приблизительно от 20 до 30 км. Очень редкие, но их невозможно спутать с другими видами облаков благодаря специфическому цвету. Формируются в зимне-весенний период и видимы только перед восходом либо после заката солнца.

Образование облака

Когда воздух постоянно охлаждается, в какой-то момент он становится так называемой «точкой росы», момент, в который происходит насыщение пара. Дальнейшее охлаждение воздуха вызывает насыщение и конденсацию, то есть перевод воды из газообразного состояния в жидкое состояние. Наконец, под воздействием конденсации образуются споры облачных капель.

Вода для испарения, которая находится в морях и океанах, нагревается солнечными лучами и, появляется большое количество пара, который, естественно, идёт вверх. Этот процесс называется испарением. Когда пар поднимается, он остывает и снова превращается в воду или лед. Явление, называемое конвекцией.

Конвекция – это явление, ответственное за образование облаков. Эта связь описывается как зависимость, когда плотность испарения в воздух ниже, тем холоднее и плотнее становится воздух. Солнце, которое нагревает поверхность Земли, вызывает подъем теплого воздуха.

Облако может образоваться, когда пар превращается в жидкость, то есть когда он влажный воздух охлаждается и пар конденсируется на мелкие твердые частицы. Образование облаков зависит от нескольких разных процессов. В правильных условиях воздух дает Земле влажность в виде осадков, падающих на поверхность: дождь, снег или град, а также оседающие осадки, такие как роса. Поверхностные воды, реки и ручьи переносят эту воду в моря и океаны, и весь цикл, называемый гидрологическим циклом, начинается снова.

Но падение температуры – не единственное условие конденсации. Воздух не очищается сам по себе, даже при высокой насыщенности кислородом. Нам нужны микроскопические твердые частицы, взвешенные в воздухе и называемые ядрами конденсации, на которых оседают даже более мелкие продукты конденсации.

Классификация облаков

Наибольшее количество этих удивительных природных образований содержится в тропосфере Земли (до 10-15 км над поверхностью). Но также есть два интересных вида, что находятся гораздо выше этой отметки: перламутровые облака (около 20-25 км над поверхностью) и серебристые облака (75 км). Их стоит рассматривать отдельно.

Все остальные облака можно разделить на группы, в зависимости от их свойств и условий образования:

Помимо этого, существует несколько видов очень редких облаков. Увидеть их самому сродни чуду: лентикулярные и двояковыпуклые облака.

— Лентикулярные, которые также называют Линзовидными, можно увидеть относительно часто. Их особенностью является зависание на одном месте, даже при очень сильном ветре. Обычно они образуются над верхушками гор.

— Двояковыпуклые облака, которые также называют Сосцевидными, встречаются гораздо реже (раз в десяток лет). Представляют собой невероятное зрелище. Очевидцы говорят, что во время наблюдения за данным явлением у них возникло ощущение, будто небо обрушилось на их головы.
Автор фото — Jkick626, ссылка на оригинал (фото было изменено).

Процессы осадкообразования

Осадки образуются преимущественно в тропосфере, так как здесь больше всего водяного пара. Рядом с земной поверхностью формируется туман как результат скопления продуктов конденсации.

Осадки образовываются только в тех облаках, которые состоят из крупных облачных частиц (0,1-7 мм). Они становятся тяжелыми, не могут удерживаться в облаке и выпадают в виде осадков. Атмосферные осадки бывают выпадающими из облаков либо осаждающимися на поверхность из воздуха.

Осадки, образующиеся на поверхности:

Осадки в виде ледяных игл

Откуда пришли облака асператус?

Впервые этот природный феномен был замечен в Великобритании в середине прошлого столетия. С того момента, как страшные облака в первый раз обволокли небо, появилось целое течение фотографов, которые собирали коллекцию снимков с разных городов мира. За прошедшие 60 лет этот редкий тип облаков появлялся в США, Норвегии, Новой Зеландии. И если сначала они пугали людей, так как навевали мысли о грядущей катастрофе, то сегодня вызывают больше любопытство из-за своего необычного вида.

В июне 2006 года появилось необычное фото, которое быстро распространилось в сети. Оно попало в коллекцию «Общества любителей облаков» – людей, собирающих удивительные изображения красивых явлений и проводящих исследования природы их возникновения. Инициаторы общества подали запрос во Всемирную метеорологическую организацию с просьбой рассмотреть самые страшные облака, как отдельный вид природного явления. С 1951 года в Международный атлас не вносилось никаких изменений, поэтому пока неизвестно, войдут ли туда облака асператус, ведь они еще недостаточно изучены.

Официальный представитель Национального центра атмосферных исследований заявил о высокой вероятности того, что этот вид выделят в отдельную категорию. Правда, скорее всего они появятся под другим названием, так как существует правило: природное явление называют именем существительным, а Undulatus asperatus переводится как «волнисто-бугристый».

Методы воздействия на облака

Современной наукой открыты некоторые способы воздействия на облака. В частности – рассеивание переохлажденных облаков, тумана, влияние на облака, несущие за собой град. При этом меняется микроструктура облаков, а также их фазовое состояние искусственным путем.

Например, чтобы рассеять переохлажденное облако, в него с самолета вносят хладореагенты либо иодистые частицы льдообразующих веществ. Данные вещества способствуют формированию большого количества кристаллов – плотность водяных капель снижается и облако рассеивается. Для воздействия на туман используют наземные установки аналогичного характера.

Также возможно искусственное вызывание осадков, например, при лесных пожарах. Для этого с помощью воздушного судна в облако вводят реагенты – йодистое серебро, либо специальные пиротехнические составы.

Схема искусственного вызывания осадков

Почему облака бывают разного вида

Облака – одно из самых примечательных природных явлений и основной показатель изменения погоды. Наблюдения за ними и изучения идут от начала веков человека. Первый научный труд в этой области был опубликован в 1803 году. Автор «Эссе о видоизменениях облаков» Люк Говард положил начало классифицированию облачных образований, будучи всего лишь метеорологом-любителем. Впоследствии научная общественность «подхватила» эту работу и модифицировала.

Актуальный Международный атлас облаков насчитывает 10 родов облаков, которые в свою очередь делятся еще на несколько видов. Основное отличие их друг от друга заключается в конкретном месте образования в атмосфере и соответствующей визуальной форме.

Одно из главных делений зависит от того, на какой высоте образуется и располагается облако. При такой типологии выделяют: верхний ярус – порядка 5 000 м, средний ярус – в районе 2 000 – 7 000 м и нижний ярус – до 2 000 м.

Остальные признаки облаков исторически получили латинские наименования, данные им в зависимости от общего характера облака. Таких обозначают четыре:

Все эти вариации в природе «комбинируются» между собой, находясь на разных уровнях атмосферного слоя. В общей сложности таких вариаций может насчитываться не менее 100.

В Атласе облаков также указаны несколько обособленных родов. Одним из таких являются валовые облака – Volutus и искусственно произведенные как последствие антропогенной деятельности – Homogenitus. К последним, например, относят след, который оставляют самолеты в результаты выхлопов двигателя.

Литература

Чем отличается облако от тучи?

Термин «туча» в науке отсутствует. Это обывательское понятие, употребляемое при описании крупного темного облака, грозящего осадками.

Так называемые “тучи”

Разницу между тучей и облаком установить несложно:

Значение облаков для планеты огромно. Их главная задача – распределение влаги, перенос ее из влажных областей в сухие. Благодаря этому формируются погодные условия, смягчаются переходы между климатическими зонами, жизнь существует во всех уголках планеты.

Облака высокого уровня

3. Перистые облака

Перистые облака легко распознать по их тонким, похожим на перья прядям. Они обычно формируются выше 5500 метров, а в крайних случаях — на 13000 метров над уровнем моря.

Вместо водяных паров перистые облака состоят из тонкого льда (выше 5500 м, водяной пар подвергается осаждению).

Они вносят значительный вклад в парниковый эффект на Земле. В то время как перистые облака отражают лишь небольшую часть поступающего солнечного излучения, они блокируют около половины выходящего инфракрасного излучения из атмосферы планеты.

Что они могут сказать вам

Достаточно обширного покрытия перистых облаков, чтобы указать на турбулентность в верхних слоях атмосферы и возможное образование циклонов в регионе.

Еще в конце 1800-х метеорологи использовали для наблюдения за этими облаками, чтобы предсказать ураганы. Аналогичная система прогнозирования ураганов была разработана Бенито Виньесом, президентом колледжа Белен в Гаване, Куба, в 1870 году.

2. Перисто-слоистые облака (лат. Cirrostratus)

Облака Cirrostratus — это тонкие, однородные и полупрозрачные облака, которые чрезвычайно трудно распознать. Эти облака обычно имеют ореолы, кольцеобразные элементы, окружающие Солнце и / или Луну. Гало вызвано преломлением света на кристаллах льда, присутствующих в облаке.

Что они могут сказать вам

Обычно перистые облака сигнализируют о приближении теплого фронта к региону и вместе с ним приносят осадки. Эти облака при формировании над полярными областями могут нести азотную кислоту.

1. Перисто-кучевые облака (лат. Cirrocumulus)

Перисто-кучевые облака — это небольшие и пятнистые белые облака, которые обычно появляются на высоте от 4800 до 11 800 метров над уровнем моря.

В отличие от двух других основных высокогорных типов облаков, а именно Cirrostratus и Cirrus, в облаках Cirrocumulus содержится небольшое количество переохлажденной жидкой воды, а не льда.

Что они могут сказать вам

Не часто перисто-кучевые облака приводят к осадкам. Но в некоторых случаях, когда они появляются с перистыми или перистыми облаками, возможен дождь.

Как образуются облака?

Образование облака – сложный процесс, все этапы которого тесно связаны между собой. Облака могут формироваться на любой широте.

Образование облака

Облако возникает вследствие перехода водяного пара в жидкое либо твердое состояние – конденсации. Она происходит по двум причинам: снижение температуры и увеличение абсолютной влажности воздуха. Чаще всего присутствуют оба фактора одновременно.

Понижение температуры объясняется подъемом воздушных масс, а также их перемещением по горизонтали (адвекцией). Таким образом, теплый воздух оказывается над холодной поверхностью земли. Воздушные массы поднимаются вверх по нескольким причинам:

Когда земная поверхность интенсивно нагревается за счет солнечных лучей, тепло передается воздуху. Возникает конвекция – нагретый воздух быстро поднимается вверх, а на высоте начинает охлаждаться. В нем содержится водяной пар. Существует понятие точки росы – это температура, при которой водяной пар достигает точки насыщения и начинает конденсироваться.

Схема образования облака

Высота, на которой запускается процесс преобразования пара в капли росы, является нижней границей образующегося облака или уровнем конденсации. При этом с поверхности земли продолжает поступать нагретый воздух. Он пересекает нижнюю границу, и конденсация осуществляется на более высоком уровне. Так облако становится больше в высоту. Его верхняя граница обычно выражена нечетко, она называется уровнем свободной конвекции.

Интересный факт: иногда на пути воздушных потоков появляются возвышенности. Во время их преодоления массы воздуха поднимаются вверх. Такие облака имеют орографическое происхождение. Их размеры в высоту определяются высотой препятствия.

Циклон представляет собой воздушную массу в виде атмосферного вихря. Воздушные массы закручиваются по направлению к центру вертикальной оси циклона. Из-за этого происходят перепады давления – потоки воздуха интенсивно поднимаются вверх. Они могут достигать верхних границ тропосферы и образуют большое количество слоистых, дождевых, кучевых облаков и их разновидностей. Такие облака всегда приносят с собой осадки.

Циклон – вид из космоса

Влияние атмосферных фронтов на облака

Атмосферный фронт образуется в результате сближения масс теплого и холодного воздуха. При этом облака могут появляться как над теплым, так и над холодным фронтом. Над теплым облакообразование происходит интенсивнее.

Во время столкновения воздушных масс теплые потоки двигаются вверх – по пологой линии отступления холодных потоков или по фронтальной поверхности. Поскольку воздух движется практически по горизонтали (с небольшим отклонением вверх), образуется облачность восходящего скольжения. Такие облака отличаются небольшой высотой и существенной протяженностью в горизонтальном направлении – вплоть до сотен километров.

Облачность восходящего скольжения

Над холодным атмосферным фронтом образуются кучевые облака. Когда теплые воздушные массы скользят вверх, холодные двигаются прямо под ними.

Отчего и как появляются облака?

Но как образуются облака? Для детей это очень важный вопрос. Чтобы на него ответить, надо познакомиться с ещё одним интересным физическим явлением – конденсацией. Что же это такое?

Все мы не раз видели, как из носика кипящего чайника идёт пар. Если же подставить под эту струйку холодное блюдечко, то на его поверхности появятся капельки воды. Это явление и называется конденсацией.

В верхних слоях атмосферы происходят примерно такие же процессы. Водяной пар, поднимаясь всё выше и выше, охлаждается и начинает конденсироваться в капельки жидкости, из которых и формируются облака. Размер этих капелек невероятно мал – в 100, а иногда и в 1000 раз меньше 1 мм. Если же пару удастся подняться очень высоко, то он перейдёт не в жидкое, а в твёрдое состояние. Поэтому в самых верхних слоях атмосферы облака и состоят из мельчайших кусочков льда.

Но чтобы пар начал конденсироваться только понижения температуры недостаточно. Центром каждой капельки или кристаллика является мельчайшая пылинка, вокруг которой и собралась влага.

Кстати, именно по этой причине над городами, где много машин или больших заводов часто можно наблюдать очень большие облака. Ведь в таких местах разных загрязняющих воздух частиц в атмосфере значительно больше, чем в малозаселённых районах нашей планеты.

Облака низкого уровня

10. Слоистые облака

Слоистые облака в основном плоские, безликие и сероватого вида. Эти облака образуются немного над землей на более низкой высоте либо из-за стихания более холодного воздуха, либо из-за подъема утреннего тумана над регионом. Они также известны как облака «высокого тумана».

Что они могут сказать вам

Образование слоистых облаков обычно указывает на длительный облачный покров со слабым дождем и небольшим количеством снегопада. Эти облака гораздо более устойчивы в антициклонических условиях. Хотя может выпасть небольшой дождь, это облако не указывает на большую метеорологическую активность.

9. Кучевые облака

Мы все были знакомы с кучевыми облаками в раннем детстве. Пухлый или пушистый вид кучевых облаков был тем, что представляло собой слово «облако», не так ли?

Кучевые облака обычно образуются в ясные дни ниже 2000 метров над уровнем моря. Они имеют четко определенные ребра и появляются либо в кластерах, либо в сетках.

Что они могут сказать вам

Хотя кучевые облака не сильно связаны с осадками, погодные факторы, такие как влажность и градиент температуры, могут привести к их быстрому превращению в кучево-дождевые облака, что приведет к сильному дождю и грозам.

8. Слоисто-кучевые облака

Слоисто-кучевые облака в основном представляют собой более крупную и менее гладкую версию кучевых облаков. Они обычно встречаются в больших участках ниже 2000 м над уровнем моря. Слоисто-кучевые облака довольно распространены в субтропических и полярных регионах.

Что они могут сказать вам

Слоисто-кучевые облака часто приводят только к небольшому дождю или снегопаду. Интересно, однако, что они почти всегда появляются до или после экстремальных погодных условий, таких как грозы и порывы ветра.

Кроме того, эти облака несут ответственность за сумеречные лучи, солнечные лучи или расщепленный свет, который светит сквозь облака в дневное время. Они также могут вызвать эффект короны, который мы иногда наблюдаем ночью вокруг Луны.

7. Кучево-дождевые облака

Кучево-дождевые облака, также известные как возвышающиеся вертикальные кучево-дождевые облака, представляют собой большие и плотные облака, образованные мощными восходящими воздушными потоками. Кучево-дождевые облака очень похожи на кучевые облака, из которых они на самом деле происходят, за исключением того, что они образуют высокую фигуру.

Типичное кучево-дождевое облако может простираться от низкой до средней высоты, а в исключительных случаях — до больших высот. Обычно эти облака имеют наковальню верхнего слоя и темное основание.

Что они могут сказать вам

Кучево-дождевые облака — явный признак неизбежных экстремальных погодных условий. Они могут вызывать сильные молнии, внезапные наводнения, а также способны вызывать торнадо.

История изучения облаков

Первые попытки изучить это природное явления были предприняты в XVIII веке, когда изобрели воздушные шары. Исследователи поднимались в воздух и долетали до нижних слоев облаков.

Практически сразу установили, что “белый пар”, летающий над землей, состоит из водяных или ледяных частиц, в зависимости от температуры. Так появилась теория, что облака – это водяные испарения, которые поднялись вверх и соединились. А поскольку частицы обладают малой массой, их скорость восходящего потока выше скорости падения. Именно поэтому появление облаков не сопровождается выпадением осадков.

Дождевые облака возникают в результате конденсационных процессов. Жидкость собирается в капли, которые весят намного больше, чем остальные частицы. Восходящий поток уже не может поддерживать их в воздухе, и они падают за счет силы тяготения, образуя дождь.

Поняв природу облаков, люди начали изучать составляющие их частицы. Изначально предполагалось, что эти частицы представляют собой микроскопические пузырьки, наполненные воздухом, покрыты тонкой водяной оболочкой и получили название “везикюли”.

В 1880 году везикюлярную теорию опровергли. Ученые детально изучили частицы на микроскопическом уровне, установили, что они полностью состоят из влаги или льдинок.

Интересный факт: размер частиц зависит от высоты, на которой расположено облако. В ближайших к земле скоплениях могут быть до 0,035 мм, а на высоких слоях величина достигает только 0,006 мм.

Примерно в тот же период было доказано, что в облаках содержатся микроскопические частицы пыли или других твердых веществ, причем без них невозможно появление самого облака. Миллиарды пылинок парят в воздухе, собирая на себе крошечные частички влаги. Этот “рой” постепенно накапливает влагу, в ходе чего превращается в облако.

Все эти факты люди установили в конце XIX века. С тех пор люди не перестают изучать облака.

Дотянуться до неба

Опытные техники-метеорологи определяют высоту облачности и форму облаков на глазок. А начинающим помогает прибор ИВО и специальный Атлас облаков, где есть фотографии всех их видов и подвидов. Однако понять, в каком ярусе находятся облака (среднем или нижнем) может и неспециалист.

Метеорологи, которые работают и в аэропортах, тоже определяют и анализируют метеорологические условия, которые важны для безопасного взлёта и посадки самолётов. В том числе оценивают они и облачность. Определяют её обязательно с помощью приборов, но потом частенько уточняют у пилотов самолётов, которые недавно сели, какой была верхняя и нижняя граница облачности. Разница, по словам Светланы Юрьевны, составляет обычно не более 10 м.

Средние кучевые облака — Cumuluc mediocris (Cu med)

Описание облаков: средние кучевые облака — Cumuluc mediocris (Cu med), имеющие вид изолированных облачных масс, белые кучи с серым плоским основанием и белыми вершинами, напоминающими цветную капусту. Вертикальные размеры средних кучевых облаков соизмеримы с горизонтальными. Высота основания в умеренных широтах обычно от 0.8 до 1.5 км. Однако может колебаться в значительных пределах, в зависимости от значений относительной влажности у поверхности земли. Вертикальная протяженность от сотни метров до нескольких километров. Образуются они обычно за счет температурной конвекцией или фронтальным подъемом. Являются промежуточным между Cu hum и Cu cong. Осадки из средних кучевых облаков обычно не выпадают. В умеренных широтах из Cu med могут выпадать отдельные капли дождя, или очень кратковременный редкий дождь ( иногда за время падения капель дождя на землю облака из которого они выпали, осадки уже рассеиваются. Такой дождь называют » дождь из ясного неба»

Источник

Откуда берутся облака?

Откуда берутся облака?

Облака образуются там, где от земли поднимаются потоки теплого воздуха, несущего водяной пар. Он попадает в воздух с поверхности водоемов, а также с растений, испаряющих большое количество воды.

Поднимаясь на большую высоту и постепенно охлаждаясь, водяной пар превращается в мельчайшие капельки воды или даже кристаллики льда.

Тогда мы и видим огромные белые облака, медленно плывущие по небу. Поскольку холодный воздух начинает медленно опускаться к земле, облако постепенно уплотняется, становится более густым.

Водяные капельки постепенно увеличаются настолько, что теплый воздух не может поддерживать их, и они же начинают падать на землю. Иногда они испаряются снова, так и не долетев до земли, и тогда мы даже не догадываемся о том, что на большой высоте идет дождь. Если земля слишком холодная, то из облака выпадает не дождь, а снег.

Поскольку все облака образуются при столкновении теплых и холодных воздушных масс, наблюдения за ними позволяют предсказать погоду на ближайшие дни. Так, высокие перистые облака всегда означают быструю смену погоды, легкие облака округлой формы с четким контуром приносят хорошую погоду, а тяжелые плотные облака с рваными краями означают приближение ненастья.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

Откуда берутся айсберги?

Откуда берутся айсберги? Для нас айсберги — это прекрасные объекты для изучения и наблюдения. Но для океанских кораблей они представляют огромную опасность.Одна из самых ужасных морских катастроф произошла в ночь 14 апреля 1912 года, когда «Титаник» столкнулся с айсбергом,

Откуда берутся суеверия?

Откуда берутся суеверия? Суеверия существуют с зарождения цивилизации по сей день. Миллионы людей во всем мире все еще заражены суевериями и вовсе не собираются от них отказываться.Почти невозможно объяснить, как именно зарождаются суеверия. Может, причина — в каких-то

Откуда берутся айсберги?

Откуда берутся айсберги? Айсберг в переводе означает «ледяная гора», и его размеры вполне оправдывают название. Так, в 1927 году зафиксирован айсберг длиной 170 км. В 1854 году обнаружен айсберг длиной 120 км и высотой 90 м. В течение 10 лет сообщения о нем поступили от 21 судна.

Откуда берутся языки?

Откуда берутся языки? По оценкам ученых, разговорный язык возник около полумиллиона лет назад. Хотя есть и крайние предположения — от 200 тысяч до миллиона лет. По различным данным, сейчас человечество использует от 2500 до 6000 различных языков. Такая неоднозначность

ОТКУДА БЕРУТСЯ ФЕИ?

ОТКУДА БЕРУТСЯ ФЕИ? Как появились феи? Одни считают их наследниками наяд, нереид и «детей моря», лесных фавнов и нимф, оставшихся со времен античности. Другие склонны утверждать, что это падшие ангелы, которым суждено пребывать на земле вплоть до дня Страшного суда.

Откуда берутся различные специи?

Откуда берутся различные специи? В природе существует огромное разнообразие травянистых растений, и потому нет ничего удивительного в том, что многие из них нашли применение в медицине или парфюмерии. Еще одна область, где чрезвычайно широко используются травы —

Откуда берутся бородавки?

Откуда берутся бородавки? У многих людей наивные и неправильные представления о происхождении бородавок. Например, некоторые верят, что на руках появятся бородавки, если возиться с лягушками или жабами. Или что они могут перейти на вас от другихживотных. Все это неверно.

Откуда берутся уродцы?

Откуда берутся уродцы? В ходе истории было выработано три основных теории, пытающиеся пролить свет на существование людей-уродцев. Первая из них предписывала появление уродов божественным, дьявольским или магическим влияниям. Вторая — влиянием воображения матери.

Откуда берутся деньги?

Откуда берутся деньги? Рассмотрим теперь еще один важнейший вопрос, который монетаристы, как правило, оставляют в тени. Это вопрос: откуда берутся деньги?Во времена золотых денег новые деньги появлялись из добычи золота. Государства лишь чеканили из этого золота монеты,

Глава XXX. Откуда берутся деньги?

Глава XXX. Откуда берутся деньги? Пошли мы с мамой в корабельную лавку. Мне покупать засахаренные орешки и папе подарок. И, кроме того, мне хотелось тоже иметь сувенир о межпланетном путешествии – ведь в нашем садике ни один мальчишка и ни одна девчонка не летали на

ОТКУДА БЕРУТСЯ НАЗВАНИЯ

ОТКУДА БЕРУТСЯ НАЗВАНИЯ Лена взяла в руки один из дисков с записью симфонии Дворжака и прочитала написанное по-английски на обложке обозначение «ми-минор». «Ясное дело, — сказала она, — минор означает малую терцию, то есть моль!» Так как она хорошо владела французским и

Откуда они берутся

Откуда они берутся Вопрос, конечно, интересный… Ну a если серьезно, существуют три основных пути проникновения сотовых телефонов на вторичный рынок. Самый нормальный и естественный путь — эволюционный. Здесь все более-менее благополучно. У каждого человека есть

Откуда берутся «серые»

Откуда берутся «серые» Как правило, подобная часть рынка формируется поставками из Западной и Восточной Европы, Объединенных Арабских Эмиратов, иногда из Китая. Выделяют несколько ведущих форм появления «серых» телефонов на российских широтах.Действуя в обход

Источник