Что такое облако

Тот, кто летал на самолете, наверняка «проходил» сквозь облако и заметил, что оно похоже на туман, только находится он не прямо над землей, а высоко в небе. Сравнение вполне логичное, ведь и то, и другое представляет собой обычный пар. А он, в свою очередь, состоит из микроскопических капелек воды. Откуда же они берутся?

Эта вода поднимается в воздух в результате испарения с поверхности земли и водоемов. Поэтому наибольшее скопление облаков наблюдается над морями. За год с их поверхности испаряется около 400 тысяч кубических километров, что в 4 раза превышает аналогичный показатель суши.

Какие виды облаков бывают? Все зависит от состояния воды, которая их образует. Она может быть газообразной, жидкой или твердой. Может показаться удивительным, но некоторые облака действительно состоят из льдинок.

Мы уже выяснили, что облака образуются в результате скопления большого количества частичек воды. Но для завершения процесса необходимо связующее звено, к которому будут «липнуть» капли и собираться вместе. Зачастую эту роль выполняет пыль, дым или соль.

Классификация

От высоты расположения во многом зависит, из чего образуются облака и как они будут выглядеть. Как правило, белые массы, которые мы привыкли видеть на небе, появляются в тропосфере. Ее верхняя граница варьируется в зависимости от географического положения. Чем ближе территория к экватору, тем выше могут формироваться стандартные облака. Например, над местностью с тропическим климатом граница тропосферы располагается на высоте примерно 18 км, а за Полярным кругом – 10 км.

Образование облаков возможно и на больших высотах, но они в настоящее время мало изучены. Например, перламутровые появляются в стратосфере, а серебристые – в мезосфере.

Облака тропосферы условно делятся на типы в зависимости от того, на какой высоте они расположены – в верхнем, среднем или нижнем ярусе тропосферы. Движение воздуха также оказывает большое влияние на формирование облака. В спокойной среде образуются перистые и слоистые облака, но если воздушные массы тропосферы движутся неравномерно, повышается вероятность появления кучевых.

Верхний ярус

Этот промежуток охватывает участок неба на высоте более 6 км и до края тропосферы. Учитывая, что температура воздуха здесь не поднимается выше 0 градусов, несложно догадаться, из чего образуются облака в верхнем ярусе. Это может быть только лед.

По внешнему виду облака, расположенные здесь, подразделяются на 3 рода:

1. Перистые. Имеют волнистую структуру и могут выглядеть как отдельные нити, полосы или целые гряды.
2. Перисто-кучевые состоят из мелких шариков, завитков или хлопьев.
3. Перисто-слоистые представляют собой полупрозрачное подобие ткани, «накрывающей» небо. Облака такого типа могут растягиваться на все небо или занимать только небольшой участок.

Высота облака, находящегося в верхнем ярусе, может сильно варьироваться в зависимости от различных факторов. Это могут быть и несколько сотен метров, и десятки километров.

Средний и нижний ярус

Средний ярус — это часть тропосферы, расположенная обычно в промежутке между 2 и 6 км. Здесь встречаются высококучевые облака, представляющие собой объемные серые или белые массы. Состоят они из воды в теплое время года и, соответственно, изо льда в холодное. Второй тип облаков – высокослоистые. Они имеют молочно-серый цвет и зачастую полностью накрывают небо. Такие облака несут осадки в виде моросящего дождя или мелкого снега, но они редко долетают до поверхности земли.

Нижний ярус представляет собой непосредственно находящееся над нами небо. Облака здесь могут быть 4 типов:

1. Слоисто-кучевые в виде глыб или валов серого цвета. Могут нести осадки, кроме тех случаев, когда температура слишком низкая.
2. Слоистые. Располагаются ниже всех остальных, имеют серый цвет.
3. Слоисто-дождевые. Как можно понять по названию, несут осадки, причем, как правил, они имеют обложной характер. Это серые облака, не имеющие определенной формы.
4. Кучевые. Одни из самых узнаваемых облаков. Выглядят, как мощные кучи и клубы с практически плоским основанием. Осадков такие облака не приносят.

Существует еще один вид, не входящий в общий список. Это кучево-дождевые облака. Они развиваются вертикально и присутствуют в каждом из трех ярусов. Такие облака приносят ливни, грозы и град, поэтому зачастую их называют грозовыми, или ливневыми.

Продолжительность жизни облака

Для тех, кто знает, из чего образуются облака, интересным может быть и вопрос о сроке их жизни. Здесь большое значение играет уровень влажности. Она является своеобразным источником жизненных сил для облаков. Если воздух в тропосфере достаточно сухой, то облако не сможет просуществовать долго. Если же влажность высока, оно может дольше парить в небе, пока не станет более мощным для того, чтобы произвести осадки.

Что касается формы облака, то срок ее жизни совсем мал. Частицы воды имеют свойство постоянно перемещаться, испаряться и появляться снова. Поэтому одна и та же форма облака не может сохраниться даже на 5 минут.

Источник: fb.ru

Откуда берутся облака?

В детстве мы играли в такую игру: смотрели на облака и узнавали в них очертания собаки, птицы, головы человека. Облака имеют самые разнообразные формы и структуры, их соответственно и называют кучевыми, грозовыми, перистыми.

Откуда же они берутся?

Облака формируются из тёплого влажного воздуха, который

поднимается над поверхностью Земли, а поднимаясь, остывает.

Наибольшее количество водяных паров образуется над Мировым океаном, с поверхности которого ежегодно испаряется более 400 тысяч кубических километров воды. Вчетверо меньше — около 100 тысяч кубических километров воды испаряется с поверхности суши. В воздухе собираются мельчайшие частицы воды или льда — они-то и составляют облака.

Каждое облако служит своего рода «генератором влаги», преобразующим водяной пар в капли воды или в кристаллы льда. Через облако непрерывно проходит масса воды.

Облако, из которого выпадает слабый дождик, обычно состоит только из мелких водяных капель. При сильном дожде туча несёт в своей нижней части дождевые капли, в средней части — капли переохлаждённой воды (имеющей температуру ниже 0 градусов С) и ещё выше — ледяные кристаллы.

В туче происходит непрерывный процесс слияния и укрупнения капель. Переохлаждённые капли, соприкасаясь с ледяными кристаллами, мгновенно замерзают и превращаются в мелкие градинки. От смерзания и намораживания новых прослоек льда градины укрупняются, падают в нижнюю часть облака, где тают и в виде крупного дождя выпадают на землю.

В природе это происходит при сильных восходящих потоках воздуха, которые поднимают облачные массы в высокие слои атмосферы, где круглый год сильные морозы. Одна дождевая капля возникает при слиянии примерно ста миллионов частичек воды. А в самом облаке — миллиарды миллиардов таких частиц.

{social}

Источник: yapoznaumir.ru

Лев Тарасов
«Наука и жизнь» №7, 2016

Как и туманы, облака возникают в результате конденсации водяного пара в жидкое и твёрдое состояния. Конденсация происходит или вследствие увеличения абсолютной влажности воздуха, или в результате понижения температуры воздуха. На практике в образовании облаков участвуют оба фактора.

Понижение температуры воздуха обусловлено, во-первых, подъёмом (восходящим движением) воздушных масс и, во-вторых, адвекцией воздушных масс — их перемещением в горизонтальном направлении, благодаря чему тёплый воздух может оказаться над холодной земной поверхностью.

Ограничимся обсуждением образования облаков, вызванного понижением температуры воздуха при восходящем движении. Очевидно, что такой процесс существенно отличается от образования тумана — ведь туман практически не поднимается вверх, он остаётся непосредственно у земной поверхности.

Что заставляет воздух подниматься вверх? Отметим четыре причины восходящего движения воздушных масс. Первая причина — конвекция воздуха в атмосфере. В жаркий день солнечные лучи сильно прогревают земную поверхность, она передаёт тепло приземным массам воздуха — и начинается их подъём. Кучевые и кучево-дождевые облака имеют чаще всего именно конвективное происхождение.

Процесс образования облака начинается с того, что некоторая воздушная масса поднимается вверх. По мере подъёма будет происходить расширение воздуха. Это расширение можно считать адиабатным, так как воздух поднимается относительно быстро, и поэтому при достаточно большом его объёме (а в образовании облака участвует действительно большой объём воздуха) теплообмен между поднимающимся воздухом и окружающей средой просто не успевает произойти за время подъёма. При адиабатном расширении воздух, не получая теплоты извне, совершает работу только за счёт собственной внутренней энергии, а потом охлаждается. Итак, поднимающийся вверх воздух будет охлаждаться.

Когда начальная температура T₀ поднимающегося воздуха понизится до точки росы T_р, соответствующей упругости содержащегося в нём пара, станет возможным процесс конденсации этого пара. При наличии в атмосфере ядер конденсации (а они практически всегда присутствуют) этот процесс действительно начинается. Высота H, на которой начинается конденсация пара, определяет нижнюю границу формирующегося облака. Её называют уровнем конденсации. В метеорологии применяют приближённую формулу для высоты H (так называемую формулу Ферреля):

H = 120(T₀−T_р),

где H измеряется в метрах.

Продолжающий поступать снизу воздух пересекает уровень конденсации, и процесс конденсации пара происходит уже выше этого уровня — облако начинает развиваться в высоту. Вертикальное развитие облака прекратится тогда, когда воздух, охладившись, перестанет подниматься. При этом сформируется нечётко выраженная верхняя граница облака. Её называют уровнем свободной конвекции. Он располагается несколько выше уровня, на котором температура поднимающегося воздуха становится равной температуре окружающего воздуха.

Вторая причина подъёма воздушных масс обусловлена рельефом местности. Ветер, дующий вдоль земной поверхности, может встретить на своём пути горы или иные природные возвышения. Преодолевая их, воздушные массы вынуждены подниматься вверх. Образующиеся в данном случае облака называют облаками орографического происхождения (от греческого слова όρος, означающего «гора»). Понятно, что такие облака не получают существенного развития в высоту (она ограничена высотой преодолеваемого воздухом возвышения); в этом случае возникают слоистые и слоисто-дождевые облака.

Третья причина подъёма воздушных масс — возникновение тёплых и холодных атмосферных фронтов. Образование облака происходит особенно интенсивно над тёплым фронтом — когда тёплая воздушная масса, надвигаясь на холодную массу воздуха, вынуждена скользить вверх по клину отступающего холодного воздуха. Фронтальная поверхность (поверхность холодного клина) очень пологая — тангенс угла её наклона к горизонтальной поверхности составляет всего 0,005–0,01. Поэтому восходящее движение тёплого воздуха мало отличается от горизонтального движения; как следствие облачность, возникающая над холодным клином, слабо развивается в высоту, но имеет значительную горизонтальную протяжённость. Такие облака называют облаками восходящего скольжения. В нижнем и среднем ярусах это слоисто-дождевые и высокослоистые облака, а в верхнем ярусе — перисто-слоистые и перистые (понятно, что облака верхнего яруса образуются уже далеко за линией атмосферного фронта). Горизонтальная протяжённость облаков восходящего скольжения может измеряться сотнями километров.

Образование облаков происходит также и над холодным атмосферным фронтом — когда наступающая холодная воздушная масса подвигается под массу тёплого воздуха и тем самым поднимает её. В этом случае наряду с облаками восходящего скольжения могут возникать также кучевые облака.

Четвёртая причина подъёма воздушных масс — циклоны. Воздушные массы, двигаясь вдоль поверхности земли, закручиваются к центру депрессии в циклоне. Накапливаясь там, они создают перепад давления по вертикали и устремляются вверх. Интенсивный подъём воздуха вплоть до границы тропосферы приводит к мощному облакообразованию — возникают облака циклонического происхождения. Это могут быть слоисто-дождевые, высокослоистые, кучево-дождевые облака. Из всех таких облаков выпадают осадки, создавая дождливую погоду, характерную для циклона.

По книге Л. В. Тарасова «Ветры и грозы в атмосфере Земли» (Долгопрудный: ИД «Интеллект», 2011).

Источник: elementy.ru

1

• Авторы
• Научный руководитель
• Файлы
• Литература

Цель исследования:

• Узнать, для чего на небе облака
• Как они образовались
• Приносят ли они пользу людям

Задачи:

• Наблюдать за облаками и выяснить: для чего они на небе.
• Узнать, полезны ли они для человека и для природы.
• Что было бы если бы не было облаков?

Гипотеза:

1. Предположим, облака нужны на небе для красоты.

2. Возможно, облака на небе для того, что бы шел дождь, поливал растения и увлажнял почву.

3. Допустим, облака это испарения воды.

Предисловие:

Многим, наверное, хотелось бы узнать – зачем на небе облака.

Некоторым было… лень, некоторым не хватало времени…

И мне выпала удача!

Исследовательская работа.

Начну я, пожалуй, с описания облаков.

Облака – основа

На тему облака, созданы мультфильмы, написаны песни

Облака это…

Облака – взвешенные в атмосфере продукты конденсации (скопление) водяного пара, видимые на небе невооруженным глазом и с поверхности Земли и из космического пространства.

Облака состоят из мельчайших капель воды и (или) кристаллов льда (называемых облачными элементами). Капельные облачные элементы наблюдаются при температуре выше – 10 градусов Цельсия.

При укрупнении облачных элементов в результате конденсации скорость их падения возрастает. Если скорость падения облачных элементов превысит скорость восходящего потока (испарения), они устремляются к поверхности земли и могут выпасть в виде осадков, если не успеют испариться по пути.

Как правило, осадки выпадают из облаков, которые хотя бы в некотором слое имеют смешанный состав (когда облака бывают – кучево-дождевые, слоисто- дождевые, высокослоистые).

Слабые моросящие осадки: (в виде мороси, снежных зерен, слабого мелкого снега), могут выпадать из однородных по составу облаков (капельных или кристаллических) – слоистых, слоисто-кучевых.

Облака это…

1. Поднимающийся вверх теплый воздух распространяет водяной пар в атмосфере.

2. Остывая, воздух отдает часть своего груза, и невидимый водяной пар снова становится водой.

3. Из её капелек образуются облака.

Откуда появились облака

1. Все мы знаем, что от земли идет испарение

2. Дым, испарение воды, всё это поднимается вверх потому, что легче воздуха.

3. Из испарения происходят облака.

4. Потом выпадают осадки, вновь испарение, образование облаков и вновь выпадение осадков.

5. Так происходит круговорот воды в природе.

Вес облаков

• Оказывается, облако весит 1 млн. тонн!
• Средний вес облака – 800 тонн.
• Не удивительно ли?

Виды облаков

Облака бывают:

1. КУЧЕВЫЕ – большие облака, похожие на вату.

2. ПЕРИСТЫЕ – тонкие, похожие на перья.

3. СЛОИСТЫЕ, ДОЖДЕВЫЕ – слои серых облаков, затянувших все небо

4. ГРОЗОВЫ – высокие, плотные, темные тучи с плоским основанием

Погода по облакам

По облакам можно предсказывать погоду.

• Кучевые облака – предвещают хороший день, но может пойти дождик.
• Перистые облака – предвещают ясную, солнечную погоду.
• Слоистые, дождевые облака – предвещают дождь.
• Грозовые темные тучи – предвестники грозы.

Что бы было, если бы не было облаков

Интересно… а что если бы облаков не было?!

Я предположила, что если бы на небе не было облаков, то не выпадали бы осадки.

Получается, что реки и океаны могут засохнуть, потому что вся воды испарится.

Мое предположение подтвердилось.

Если бы не облака и малое количество водяного пара над сухими областями Земли, планета была бы безводной и перегретой.

И, собственно, тогда… на земле не было бы жизни.

Потому что, как поется в песне, «без воды и не туды и не сюды».

И так… облака это –

1. Облака, как выяснилось из моего исследования, неотъемлемая часть существования Земли.

2. Они (облака) нужны, точнее, необходимы для поддержания жизни всего живого на земле.

3. Если бы не облака, вы бы не сидели в школах, не слушали выступления, концерты, не проводились бы исследовательские работы, не купались бы в реках – ведь на безводной и перегретой планете, как и в пустыне, нет жизни.

Интересный факт из наблюдений

Каждый раз, выходя из дома в школу, я смотрю на небо, и иногда там вижу звезды.

Но облака еле-еле виднеются.

А уже выходя из школы, и направляясь домой, облака плывут по небу.

Почему так? Я спросила это у взрослых.

Мне ответили: «Мы их не видим, так как на небе темно. Солнце ещё не встало.»

Выводы

1. Моя гипотеза подтвердилась.

– из облаков выпадают осадки, а значит, увлажняют почву, происходит рост всех растений;

– облака, это продукт испарения воды;

– и как «белогривые лошадки» облака красиво, причудливо меняют свою форму «убегая без оглядки» по голубому небу в ясную погоду.

---

Библиографическая ссылка

Беликова В.Ю. ЗАЧЕМ НА НЕБЕ ОБЛАКА? // Старт в науке. – 2017. – № 4-1. – С. 84-86;
URL: http://science-start.ru/ru/article/view?id=683 (дата обращения: 10.12.2018).

Источник: science-start.ru

Понижение температуры воздуха обусловлено, во-первых, подъёмом (восходящим движением) воздушных масс и, во-вторых, адвекцией воздушных масс — их перемещением в горизонтальном направлении, благодаря чему тёплый воздух может оказаться над холодной земной поверхностью.

Ограничимся обсуждением образования облаков, вызванного понижением температуры воздуха при восходящем движении. Очевидно, что такой процесс существенно отличается от образования тумана — ведь туман практически не поднимается вверх, он остаётся непосредственно у земной поверхности.

Что заставляет воздух подниматься вверх? Отметим четыре причины восходящего движения воздушных масс. Первая причина — конвекция воздуха в атмосфере. В жаркий день солнечные лучи сильно прогревают земную поверхность, она передаёт тепло приземным массам воздуха — и начинается их подъём. Кучевые и кучево-дождевые облака имеют чаще всего именно конвективное происхождение.

Процесс образования облака начинается с того, что некоторая воздушная масса поднимается вверх. По мере подъёма будет происходить расширение воздуха. Это расширение можно считать адиабатным, так как воздух поднимается относительно быстро, и поэтому при достаточно большом его объёме (а в образовании облака участвует действительно большой объём воздуха) теплообмен между поднимающимся воздухом и окружающей средой просто не успевает произойти за время подъёма. При адиабатном расширении воздух, не получая теплоты извне, совершает работу только за счёт собственной внутренней энергии, а потом охлаждается. Итак, поднимающийся вверх воздух будет охлаждаться.

Когда начальная температура Т₀ поднимающегося воздуха понизится до точки росы Т_р, соответствующей упругости содержащегося в нём пара, станет возможным процесс конденсации этого пара. При наличии в атмосфере ядер конденсации (а они практически всегда присутствуют) этот процесс действительно начинается. Высота Н, на которой начинается конденсация пара, определяет нижнюю границу формирующегося облака. Её называют уровнем конденсации. В метеорологии применяют приближённую формулу для высоты Н (так называемую формулу Ферреля):

Н = 120(Т₀–Т_р),

где Н измеряется в метрах.

Продолжающий поступать снизу воздух пересекает уровень конденсации, и процесс конденсации пара происходит уже выше этого уровня — облако начинает развиваться в высоту. Вертикальное развитие облака прекратится тогда, когда воздух, охладившись, перестанет подниматься. При этом сформируется нечётко выраженная верхняя граница облака. Её называют уровнем свободной конвекции. Он располагается несколько выше уровня, на котором температура поднимающегося воздуха становится равной температуре окружающего воздуха.

Вторая причина подъёма воздушных масс обусловлена рельефом местности. Ветер, дующий вдоль земной поверхности, может встретить на своём пути горы или иные природные возвышения. Преодолевая их, воздушные массы вынуждены подниматься вверх. Образующиеся в данном случае облака называют облаками орографического происхождения (от греческого слова oros, означающего «гора»). Понятно, что такие облака не получают существенного развития в высоту (она ограничена высотой преодолеваемого воздухом возвышения); в этом случае возникают слоистые и слоисто-дождевые облака.

Третья причина подъёма воздушных масс — возникновение тёплых и холодных атмосферных фронтов. Образование облака происходит особенно интенсивно над тёплым фронтом — когда тёплая воздушная масса, надвигаясь на холодную массу воздуха, вынуждена скользить вверх по клину отступающего холодного воздуха. Фронтальная поверхность (поверхность холодного клина) очень пологая — тангенс угла её наклона к горизонтальной поверхности составляет всего 0,005—0,01. Поэтому восходящее движение тёплого воздуха мало отличается от горизонтального движения; как следствие облачность, возникающая над холодным клином, слабо развивается в высоту, но имеет значительную горизонтальную протяжённость. Такие облака называют облаками восходящего скольжения. В нижнем и среднем ярусах это слоисто-дождевые и высокослоистые облака, а в верхнем ярусе — перисто-слоистые и перистые (понятно, что облака верхнего яруса образуются уже далеко за линией атмосферного фронта). Горизонтальная протяжённость облаков восходящего скольжения может измеряться сотнями километров.

Образование облаков происходит также и над холодным атмосферным фронтом — когда наступающая холодная воздушная масса подвигается под массу тёплого воздуха и тем самым поднимает её. В этом случае наряду с облаками восходящего скольжения могут возникать также кучевые облака.

Четвёртая причина подъёма воздушных масс — циклоны. Воздушные массы, двигаясь вдоль поверхности земли, закручиваются к центру депрессии в циклоне. Накапливаясь там, они создают перепад давления по вертикали и устремляются вверх. Интенсивный подъём воздуха вплоть до границы тропосферы приводит к мощному облако-образованию — возникают облака циклонического происхождения. Это могут быть слоисто-дождевые, высокослоистые, кучево-дождевые облака. Из всех таких облаков выпадают осадки, создавая дождливую погоду, характерную для циклона.

По книге Л. В. Тарасова «Ветры и грозы в атмосфере Земли». — Долгопрудный: ИД «Интеллект», 2011.
Информация о книгах издательского дома «Интеллект» — на сайте www.id-intellect.ru

Источник: www.nkj.ru