• 13 Августа, 2018
  • Советы туристу
  • Р.И.М.

Не последнюю роль в формировании погоды играют водяные пары, содержащиеся в атмосфере. Водяной пар – это вода в газообразном состоянии. В это состояние она переходит не только при кипении, но и находясь в состоянии льда. В атмосферу пары поступают при испарении с водных поверхностей, почвы, при транспирации растений. В воздухе пары находятся при любых, даже при отрицательных температурах. При испарении пары поднимаются вверх, насыщают атмосферу, а после того, как образуются облака и насытятся капельками воды или льда, начинаются дожди. Все эти процессы происходят только при определенных условиях.

Пары в атмосфере

Как известно, примерно половина земной поверхности закрыта облаками. Это переносимые по воздуху ветрами водяные пары. Сами облака являются частью круговорота воды в природе, процесса, который обеспечивает пресной водой Землю. Ведь на ней почти не образуется новых запасов воды, а постоянно «перекачиваются» старые запасы. Так, тот дождь, который шел миллионы лет тому назад, идет сегодня.

При испарении с поверхности земли, воды поднимается водный пар. Во время подъема он охлаждается. После того, как образуются тучи, и они перенасытятся влагой, начинает идти дождь или снег.

Процесс испарения


Водяные пары присутствуют в атмосфере постоянно. Это происходит из-за того, что вода всегда испаряется с поверхностей даже при минусовой температуре. Время испарения зависит от температуры воздуха: летом оно происходит быстрее, чем зимой. Из-за этой особенности видно, как быстро испаряется вода при кипении, а вот снег и лед испаряются очень медленно, практически незаметно для глаз. Сами пары тоже незаметны, так как состоят из очень маленьких водяных молекул. Но когда этих частиц становится много, то мы видим капельки воды или льдинки, снежинки. Сами же молекулы воды постоянно находятся в движении, скорость которого зависит от температуры окружающей среды. При высокой температуре молекулы двигаются очень быстро, активнее происходит испарение.

Невидимые облака

Все облака образуются в результате испарений, но не все они видны глазу. Когда пары поднимаются в атмосферу, насыщая ее, и до момента, пока их не видно, можно говорить о том, что облако невидимое. Но когда создадутся определенные температурные условия, эти пары станут видны глазу. После того, как образуются облака, они приобретают причудливую форму.


о связано со скоростью подъема паров в верхние слои атмосферы, температуры, при которой происходит этот процесс, наличия ветра и других факторов. К примеру, водяной пар в жаркую погоду очень быстро поднимается в верхние слои атмосферы, где происходит накапливание влаги. Во время подъема пар охлаждается, но молекулы воды удерживаются воздушными массами. После того, как образуются облака, и количество влаги в них достигнет критического уровня, капельки воды вновь падают на землю в виде осадков.

Чтобы лучше понять процесс, можно провести опыт. В зимний день открыть окно комнаты. В этот момент снаружи сразу же появится облачко, но как только окно закроется, оно пропадет. Это происходит в тот момент, когда теплый воздух сталкивается с холодным и начинает охлаждаться. Исходя из этого, можно сделать вывод, как образуются облака: они появляются в результате конденсирования или при охлаждении пара, который соединяется в капельки воды.

Появление облака

Водяной пар, находящийся в воздухе, при определенных температурах невидим. А как образуются облака, видимые глазу, что для этого нужно? Как только атмосфера насытится парами, а температура начнет понижаться, достигая определенного предела, пар начнет конденсироваться и становится видимым.

В разное время суток и при разной погоде формируются различные виды облаков. В полуденные летние дни появляются кучевые облака. Утром и вечером этот вид не формируется.

Кучевые облака


Зная, как появляются облака, напрашивается вывод, что воздух высоко в атмосфере прогревает неравномерно. Из-за этого на небе видны «клочки» облаков. И это действительно так. Высоко в небе отдельные участки воздуха сильно охлаждены. Попадая в такие карманы, сильно нагретые пары резко проявляются, становятся видимыми. В этих белых тучках содержится весь тот пар, который поднялся с поверхности. При сильном насыщении парами, мелкие частички начинают собираться в более крупные капли воды. Когда их атмосфера не сможет удерживать, начинает идти дождь.

Зная, откуда появляются облака, ученые могут прогнозировать образование кучевых, кучево-дождевых видов. При неравномерном нагревании Солнцем земной поверхности, происходит испарение различной интенсивности. В результате такого явления на небе видны красивые, забавной формы облака. С ветрами они передвигаются по небу, насыщаясь влагой. И, достигнув пика насыщения, лишнюю влагу тучки «сбрасывают» на землю в виде дождя. Затем вся вода опять испарится, появятся облака и процесс начнется сначала.

Образование других облаков

На месте встречи холодного и теплого воздуха, на фронте, появляются не отдельные облака, а сплошной слой. Сначала он рыхлый, затем, после снижения облачной массы, толщина и плотность начинает увеличиваться. Как только такие образования дойдут до места, где их плотность и опущение достигнут максимума, начинает идти ровный небольшой дождь или снег. Выпадение осадков длится долго. В народе при таких тучках говорят «дождь обложился».

iv>

Помимо дождевых и кучевых облаков, в атмосфере формируются слоистые, волнистые виды. Все они появляются при охлаждении воздуха, когда создаются условия конденсации.

Источник: gkd.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 Тр, 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–Тр),

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

облакаОблака являются взвешенным продуктом конденсации водяного пара в атмосфере, состоят они из мелких капель воды, кристаллов льда, которые называются облачными элементами.



Как образуются облака?
Облака образуются на земной поверхности, когда теплый и обильно насыщенный влагой воздух начинает подниматься в небо и при снижении температуры воздуха, на определенной высоте, он остывает. При низком температурном режиме водяной пар превращается в ледяные кристаллы или капли воды из чего, собственно, и состоит туча или облако.

Каждое такое природное явление имеет свою уникальную форму, которая постоянно меняется. Если температура воздуха в облаке выше минус 10 °С, то в облаке преобладают капельные элементы, когда температура составляет от минус 10 до минус 15 °С, то говорят о смешанном составе – это кристаллы льда и капли влаги, при достижении в облаке минус 15 °С образуются кристаллические элементы.С земли облака наблюдаются в тропосфере, их разделяют, в соответствии с международной классификацией облаков, на виды и разновидности по особенным признакам. Существуют грозовые, дождевые, перистые, кучевые, слоистые, вымеобразные, перламутровые и другие облака.

Крупные облачные элементы выпадают из облаков в виде атмосферных осадков. Обычно осадки выпадают из тех облаков, у которых имеется смешанный состав хотя бы в одном из слоев, к таким относятся слоисто-дождевые, кучево-дождевые и высоко-слоистые облака.Осадки в виде мелкого снега, града, снежных зерен выпадают из облаков, имеющих однородный состав, либо капельный либо кристаллический. К таким облакам относятся слоисто-кучевые и слоистые. В природе облака имеют весьма важную роль, именно они являются для земли основным источником влаги, служат надежной защитой в зимний период от переохлаждения, летом защищают от знойных, палящих лучей Солнца.


Источник: xn—-8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai

Что такое облака

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

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

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


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

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

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

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

Классификация облаков

Каждый наверняка задавался вопросом, какие бывают облака? Обычно образование облаков происходит в тропосфере, верхняя граница которой в полярных широтах находится на расстоянии в 10 км, в умеренных – 12 км, в тропических – 18 км. Нередко можно наблюдать и другие виды. Например, перламутровые обычно расположены на высоте от 20 до 25 км, а серебристые – от 70 до 80 км.

В основном мы имеем возможность наблюдать за тропосферными облаками, которые подразделяются на такие виды облаков: верхнего, среднего и нижнего ярусов, а также вертикального развития. Практически все они (кроме последнего типа) появляются тогда, когда влажный тёплый воздух поднимается наверх.

Если воздушные массы тропосферы находятся в спокойном состоянии, образуются перистые, слоистые облака (перисто-слоистые, высокослоистые и слоисто-дождевые) и если воздух в тропосфере движется волнообразно, появляются кучевые облака (перисто-кучевые, высококучевые и слоисто-кучевые).

Облака верхнего яруса

Речь идёт о перистых, перисто-кучевых и перисто-слоистых облаках. Небо облака внешне напоминает перья, волны или вуаль. Все они полупрозрачные и более-менее свободно пропускают солнечные лучи. Они могут быть как чрезвычайно тонкими, так и довольно плотными (перисто-слоистые), значит, свету пробиваться через них тяжелее. Погода облаков сигнализирует о приближении теплового фронта.

Перистые облака также могут возникать выше облаков. Они располагаются полосами, которые пересекают небесный свод. В атмосфере они располагаются выше облаков. Как правило, осадкой из них не выпадает.

В средних широтах расположены белые облака верхнего яруса обычно на высоте от 6 до 13 км, в тропических – значительно выше (18 км). При этом толщина облаков может составлять от несколько сотен метров до сотен километров, которые могут располагаться выше облаков.

Движение облаков верхнего яруса по небосводу прежде всего зависит от скорости ветра, поэтому может варьироваться от 10 до 200 км/ч. Небо облака состоит из мелких ледяных кристалликов, но погода облаков осадков практических не дает (а если и дает, то измерить их на данный момент нет никакой возможности).

Облака среднего яруса (от 2 до 6 км)

Это кучевые облака и слоистые облака. В умеренных и полярных широтах они находятся на расстоянии от 2 до 7 км над Землёй, в тропических могут подниматься немного выше – до 8 км. Все они имеют смешанную структуру и состоят из водяных капелек, смешанных с ледяными кристаллами. Поскольку высота небольшая, в тёплое время года в основном состоят из водяных, в холодное – из ледяных капелек. Правда, осадки из них до поверхности нашей планеты не доходят – испаряются в дороге.

Кучевые облака немного прозрачные и располагаются выше облаков. Цвет облаков белого или серого оттенков, местами затемнённые, имеющие вид слоёв или параллельных рядов из округлых масс, валов или огромных хлопьев. Туманные или волнистые слоистые облака представляют собой пелену, которая постепенно закрывает небеса.

Образуются в основном тогда, когда холодный фронт вытесняет наверх тёплый. И, хотя осадки до земли не долетают, появление облаков среднего яруса почти всегда (кроме, может, башенковидных) сигнализирует о перемене погоды в худшую сторону (например, к грозе или к снегопадам). Происходит это из-за того, что сам по себе холодный воздух намного тяжелее тёплого и двигаясь вдоль поверхности нашей планеты, он очень быстро вытесняет нагретые воздушные массы наверх – поэтому из-за этого при резком вертикальном подъёме тёплого воздуха образуются сначала белые облака среднего яруса, а затем и дождевые облака, небо облака которого несет громы и молнии.

Облака нижнего яруса (до 2 км)

Слоистые облака, дождевые облака и кучевые облака содержат капельки воды, которые в холодное время года замерзают и превращаются в частицы снега и льда. Расположены они довольно невысоко – на расстоянии от 0,05 до 2 км и являют собой плотный, однородный низко нависающий покров, редко размещаются выше облаков (других видов). Цвет облаков серый. Слоистые облака похожи на большие валы.  Погода облаков часто сопровождается осадками (мелкий дождь, снег, туман).

Облака вертикального развития (конвенции)

Кучевые облака сами по себе довольно плотные. По форме немного напоминают купола или башни с округлыми очертаниями. Кучевые облака при порывистом ветре могут становиться разорванными. Находятся они на расстоянии 800 метров от земной поверхности и выше, толщина составляет от 1 до 5 км. Некоторые из них способны преобразоваться в кучево-дождевые облака и располагаться выше облаков.

Кучево-дождевые облака могут находиться на довольно большой высоте (до 14 км). Нижние их уровни содержат воду, верхние – ледяные кристаллики. Их появление всегда сопровождается ливнями, грозами, в отдельных случаях – градом.

Кучевые и кучево-дождевые, в отличии от других облаков образуются только при очень быстром вертикальном подъеме влажного воздуха:

  1. Влажный тёплый воздух чрезвычайно интенсивно поднимается вверх.
  2. Наверху капельки воды замерзают, верхняя часть облака тяжелеет, опускается и вытягивается по направлению к ветру.
  3. Через четверть часа начинается гроза.

Облака верхних слоёв атмосферы

Иногда в небе можно наблюдать за облаками, которые находятся в верхних слоях атмосферы. Например, на высоте от 20 до 30 км образуются перламутровые небесные облака, которые состоят в основном из ледяных кристаллов. А перед заходом или восходом Солнца нередко можно увидеть серебристые тучки, которые находятся в верхних слоях атмосферы, на расстоянии около 80 км (интересно, что эти небесные облака открыли только в 19 веке).

Облака этой категории могут размещаться выше облаков. Например, облако-шапка — это небольшое, горизонтальное и высоко-слоистое облако, которое зачастую располагается выше облаков, а именно выше кучево-дождевых и кучевых. Данный вид облака может образовываться выше облака из пепла или огненного облака в период извержения вулканов.

Сколько живут облака

Жизнь облаков напрямую зависит от влажности воздуха в атмосфере. Если её мало, они довольно быстро испаряются (например, есть белые облака, которые живут не более 10-15 минут). Если много – могут продержаться довольно длительное время, дождаться образования определённых условий, и выпасть на Землю в виде осадков.

Сколько бы не жило облако, оно никогда не находится в неизменном состоянии. Частицы, из которых оно состоит, постоянно испаряются и появляются снова. Если даже внешне облако не изменяет своей высоты, на самом деле оно находится в постоянном движении, поскольку находящиеся в нём капли опускаются, переходят в воздух под облаком и испаряются.

Облако в домашних условиях

Белые облака довольно нетрудно сделать в домашних условиях. Например, один нидерландский художник научился создавать его в квартире. Для этого он при определённой температуре, уровне влажности и освещения из дымовой машины выпустил немного пара. Облако, которое получается в состоянии продержаться несколько минут, чего будет вполне достаточно, чтобы сфотографировать удивительное явление.

Источник: awesomeworld.ru

Вид на облака со спутника

Большая часть поверхности земного шара покрыта морями и океанами. Кроме того, на Земле существуют миллионы больших рек и небольших речек, болот, озер и других водоемов. Под воздействием воздуха и солнечных лучей вода с поверхности водоемов испаряется, и образуется водяной пар, который смешивается с теплым воздухом и поднимается в небо. Ближе к Земле воздух теплее, потому что он согревается теплом, исходящим от Земли, но чем выше воздух вместе с водяными парами поднимается в небо, тем больше он охлаждается. Влага, которая содержится в водяных парах, превращается там в капельки воды и в кристаллики льда. Так и образуются облака.

Кучевые облака

Они все очень разные, нет двух похожих облаков, и это зависит от того, на какой высоте и при какой температуре облака образовались. Когда человек поднимается высоко в небо на самолете, он может сам увидеть, как меняются облака. Над самой землей они могут быть серые и мрачные, и кажется, что все небо затянуто белесой пеленой, но стоит самолету набрать высоту – и картина меняется: открывается чистое, голубое небо с разбросанными по нему легкими, как перья, облаками. Эти облака так и называются – перистые. А есть еще кучевые облака. Они тоже соответствуют своему названию – плотные, похожие на кучи белой ваты. Такие же плотные, но темные и мрачные – дождевые облака. Они насыщены влагой, которая вот-вот прольется на Землю. Эти облака находятся ниже всех других – немногим более полукилометра над нами.

Перистые облака

Самые красивые облака располагаются высоко над Землей, на расстоянии 50–100 километров над нею! Они и называются красиво – «светящиеся». Такое же красивое название у «перламутровых» облаков. Перламутровые облака располагаются ниже светящихся – на высоте от 22 до 33 километров. Светящиеся и перламутровые облака, как и перистые, состоят из кристалликов льда.

Ученые разделяют облака еще на перисто-кучевые и перисто-слоистые. Их можно увидеть, когда высоко в небе появляются легкие беловатые полоски или белые «барашки». Эти облака находятся в 10 километрах от поверхности земли и тоже состоят из тонких льдинок.

Следующая глава >

Источник: info.wikireading.ru