Как образуется дождь, знает в наше время любой школьник, но все-таки стоит освежить знания. Водяной пар – невидимая, но всегда присутствующая составляющая воздуха, окружающего Землю. Во всех земных водоемах, начиная от океанов и морей и заканчивая небольшими прудами, постоянно происходит процесс испарения воды. Из жидкости она превращается в газообразный пар. Чем теплее вода, тем быстрее она испаряется, и чем больше площадь водоема, тем больше воды превращается в пар. Люди не видят этого испарения, водяной пар становится видимым там, где он охлаждается, где происходит конденсация, то есть на большой высоте. Конденсация – это процесс превращения невидимого пара на видимую жидкость. Основная роль в этом принадлежит солнечной энергии. Она поднимает пар высоко в небо и превращает в облака. Ветер, в свою очередь, разносит эти облака на большие расстояния, распределяя по территории земли жизненно необходимую влагу.

Механизм образования дождя

Как образуются капли дождя? Как только облако полностью насытилось и не может принимать влагу, внутри него начинается процесс падения наименьших капелек. Падая, они связываются с другими капельками, которые создают капли еще больше, и в результате можно наблюдать, как образуется дождь.

Во время ливня создаются большие капли, которые могут достигать 7 мм в диаметре. Капля мелкого дождика меньше чем полмиллиметра. Во время мелкого дождя капли практически не разделяются на отдельные, а все становится мокрым. Дождь — это на самом деле облако, которое сбрасывает само себя. Это наблюдается, когда капли или кристаллики, из которого оно создано, делаются излишне тяжелыми и выпадают в направлении Земли. Метеорологи выделяют несколько методов превращения капель в дождь. Как образуется дождь, зависит от того, через какие тучи проходят капли – теплые или холодные. Теплые тучи созданы из крошечных частичек воды. Падающие капли часто превращаются в пар в полете до земли. А бывают настолько большие, что обрушиваются на землю в виде ливня. Крохотная капелька проходит сквозь тучу, при этом она сталкивается с другими капельками, и, уже объединившись, они создают большую каплю. Такая капля собирает другие капли на своем пути вниз. Воздух, который проносится вокруг скоростной капли, притягивает крошечные капли, увеличивая ее вес. Иногда она становится настолько тяжелой, что падает с высоты в лужу.

Откуда берутся снежинки?

Как образуется иней, дождь, снег — все эти явления изучают метеорологи и синоптики, чтобы предусмотреть их и вовремя предупредить население о непогоде.
холодных тучах капли зарождаются кристалликами льда. Холодные облака формируются высоко в небе и переносятся в районы, где температура всегда за пределом замерзания (0 ^оС). Такие облака являются смесью водных капель и кристалликов льда. Когда вода испаряется из жидких капель, она примыкает к кристалликам, замерзая и превращаясь в твердое тело. Когда кристаллики вырастают и набирают влагу, они превращаются в снежинки и падают сквозь облако. Но если снаружи не слишком холодно, снежинки существуют недолго. Они спускаются в слои теплого воздуха и начинают таять, вновь превращаясь в дождевые капли. Как возникают снежинки? Если в облаке находятся зоны разной температуры и влажности, оно превращается в снежную машину. Влажный теплый воздух, который несет с собой капли воды, проходит в сухие холодные зоны облака. Благодаря низкой температуре капельки замерзают и образуют ядро будущей снежинки. Вокруг ядра в определенном порядке собираются частички теплой воды, превращаясь в снежный кристаллик. Каждая снежинка состоит из 2-200 отдельных кристаллов. Кристаллики образуются в холодных облаках высоко над землей, где температура может понижаться до -40 ^оС и водяной пар замерзает, превратившись в лед. Снежный кристалл оставляет облако и падает на землю. Снег кажется кристально чистым, когда выпадает, но на самом деле большинство снежинок создаются вокруг крошечных частичек пыли, которые ветер принес в небо, водяной пар может кристаллизоваться даже вокруг маленьких частичек дыма. Если рассмотреть в мощные микроскопы, можно увидеть эти частички, которые прячутся внутри снежинок. Три четверти снежинок наросли вокруг крошечных, невидимых кусочков глины или земли.

Форма снежинок

Наверное, каждый человек имел возможность полюбоваться замысловатой формой снежинок, когда, плавно опускаясь с неба, они оседают на варежке или пальто. Каждая снежинка отличается формой и собственным особенным строением. Основная форма кристаллика снега зависит от температуры, при которой сформировалась снежинка. Чем выше находится туча, тем она холоднее. Из высоких перистых облаков, в которых температура ниже -35 ^оС, создаются шестигранные призмы, когда температура облаков находится в пределах -3-0 ^оС, образуются снежинки в виде пластин. При температуре -5-3 ^оС образуются игольчатые снежинки, а от -8-5۫ ^оС в виде колонн. При -12-8 ^оС снова образуются пластинки. Если температура опускается ниже — снежинки приобретают форму звездочек. Увеличиваясь, снежинки становятся тяжелее и падают по направлению земли, их форма меняется. Если снежинки падают, вращаясь, их форма будет идеально симметричная, если опускаются, раскачиваясь в стороны, форма их становится неправильной.

Если воздух под снежной тучей теплее, чем 0 ^оС, снежинки при падении могут растаять, превращаясь в капли дождя, это объясняет, как образуется дождь и снег, переходящий в дождь. Но если воздух достаточно холодный, снежинки долетят к земле, укрыв ее белым покрывалом. Очутившись на земле, снежные кристаллики постепенно теряют свои утонченные узоры, спрессовываясь под действием других снежинок.

Когда выпадает иней ?

Иней относится к твёрдым атмосферным осадкам, которые выпадают тонким слоем ледяных кристалликов. Появляется на земле и предметах при замерзающей почве, тихом ветре и чистом небе. При температуре ниже нуля он выпадает в виде шестиугольных кристаллов, при более низкой температуре – в виде пластинок, ниже -15 °C кристаллы инея принимают вид тупоконечных игл. Образуется иней на любых объектах, чья поверхность холоднее воздуха: на траве, земле, крышах, на стекле.

Кислотные дожди

Атмосферные осадки (дождь, снег) с повышенным содержанием кислоты представляют собой кислотные дожди. Как образуются они? Источниками появления кислотных дождей могут быть как естественные процессы (вулканическая активность, разложение растительных остатков), так и промышленные выбросы, в первую очередь диоксида серы (SO₂) и оксидов азота (NO, NO₂, N₂O₃), при сжигании различных видов топлива. Соединяясь с влагой в атмосфере, образуют серную и азотную кислоты. Если кислотные вещества, растворившись в воздухе, попадают в атмосферу, насыщенную влагой, то кислоты выпадают на землю в виде атмосферных осадков. Если вода, включающая кислоты, выпадает на растительность и на землю, она наносит вред флоре и фауне земли.

Разноцветные дожди

Иногда люди могут наблюдать такие явления, как цветные дожди. Цветной дождь — редкость, но он на самом деле может быть цветным. Как образуется дождь с разным цветом? Например, красный дождь был замечен в апреле 1970 года в Фессалониках в Греции. Мощный ветер над пустыней Сахара поднял очень много частичек красной глины высоко в небо, а потом перенес их в облака в небе над Грецией. Поток дождя смыл глину с облаков, но цвет дождя был некоторое время красным. В 1959 году в штате Массачусетс прошел дождь желто-зеленого цвета. Виновником оказалась весенняя пыльца из растений, поднятая ввысь. А еще в марте 1972 года выпал голубой снег во французских Альпах: этот снег окрасился минералами, принесенными из Сахары.

Источник: FB.ru

Дождевые капли

Капли дождя выпадают после того, как мелкие частички воды, обладающие сферической формой, сливаются в более крупные, или когда они примерзают к ледяному кристаллику. В отличие от общепринятого мнения, формы слезинки они не имеют, поскольку с нижней стороны приплюснуты из-за давления встречного воздушного потока.

Вначале эти капли достаточно легки для того, чтобы воздух давал им возможность не покидать облако. Поскольку внутри тучи они постоянно двигаются и сталкиваются друг с другом, сливаясь и увеличиваясь в размерах, они начинают постепенно опускаться вниз, продолжая увеличиваться. Этот процесс длится до тех пор, пока водяные частицы не наберут нужной массы, дающей им возможность преодолеть сопротивление воздуха и пролить на землю капли дождя.

Если водяные частички находятся в облаках, внутри которых температура достаточно высока, чтобы не превратиться в ледяные кристаллы, слияние капель друг с другом происходит постоянно и чрезвычайно интенсивно. Дождь идёт из них не так часто, как из облаков, внутри которых температура ниже нуля: дабы выпасть из облака, ледяные кристаллы набирают необходимую массу довольно быстро.

Если между облаком и поверхностью земли в это время наблюдается очень высокая разница в температурных показателях, то замёрзшие кристаллики таят, не долетев до земной поверхности – и на землю выпадают капли дождя (наиболее крупные капли получаются при таянии града).

Интересно, что чем крупнее капли осадков, тем сильнее дождь, но обычно он довольно быстро проходит. Скорость выпадения таких осадков может составлять от 9 до 30 м/с (обычно это характерно для летнего или весеннего дождя). А вот если капли дождя окажутся мелкими, то такие осадки могут идти несколько дней и даже недель – до земли вода летит «неторопливо», на скорости от 2 до 6,6 м/с, что характерно для осенних дождей.

Интенсивность  осадков

Одним из важных показателей количества осадков в природе является фиксирование интенсивности дождя – объём дождевых капель, выпадающих за определённое время.

Толщина слоя выпавшей дождевой воды обычно измеряется в миллиметрах: один миллиметр слоя воды равен одному килограмму капель дождя, выпавшем на одном квадратном метре (показатель интенсивности осадков обычно колеблется от 1,25 мм/ч до 100 мм/ч). Учитывая объём осадков, который выпадает за определённый период времени, различают слабый, умеренный и проливной дождь.

Обложные осадки

Со скоростью 2,5 мм/ч, слабый дождь выпадает вне зависимости от поры года при плюсовой температуре в умеренных и высоких широтах из тёмных высоко-слоистых, слоисто-дождевых и кучево-дождевых облаков. Обложные осадки длятся от нескольких часов до нескольких недель и охватывают огромную территорию. Если осадки данного типа продолжительны, то они довольно часто вредят природе: влажность в атмосфере сильно увеличивается, а растения из-за перенасыщения влагой начинают гнить.

Моросящие осадки

Умеренные дожди идут со скоростью от 2,5 до 8 мм/ч в виде мелких капель из слоистых и слоисто-кучевых облаков. Длятся эти осадки недолго, от нескольких часов до двух суток, их количество минимально, а потому дождь не оказывает на природу негативного влияния.

Ливневые осадки

Ливневые осадки – это сильный дождь с ветром, что нередко выпадает в умеренных широтах обычно в тёплое время года. Такой проливной дождь характеризуется высокой скоростью выпадения (более 8 мм/ч) и небольшой длительностью, не более нескольких часов. Исключение – майский дождь, который может идти до трёх суток, а также ливневые осадки, выпадающие в тропических и экваториальных широтах. Сезон дождей здесь нередко длится несколько месяцев, а проливной дождь льёт практически без остановок с интенсивностью 25-30 мм/мин.

Надо заметить, что гроза довольно часто сопровождает ливневый дождь, поэтому при подобной погоде лучше найти убежище, дабы избежать несчастных случаев. Интересно, что возникновение грозы непосредственно связано с Солнцем – в средних широтах такое явление природы можно наблюдать после полудня и очень редко перед рассветом.

Если не считать ливней, выпадающих в сезон дождей в тропиках, наиболее интенсивным считается летний дождь, выпадающий возле океанов и с наветренных склонов гор.

В Европе самый сильный дождь выпал на территории Германии в двадцатых годах прошлого века, когда его показатели составляли 15,5 мм/мин. Что касается самых сильных осадков в масштабе планеты, то на землях Гваделупы был зафиксирован дождь с интенсивностью в 38 мм/мин.

Ливневый дождь часто сопровождается грозой и шквальным ветром, что наносит значительный вред как природе, так и человеку. Последствиями подобного дождя и ветра нередко бывают оползни, наводнения, эрозия грунта. Подобные погодные условия могут стать причиной смерти человека, а также вызвать экологическую катастрофу. Когда речь идёт о сильном проливном дожде, то важна не столько его продолжительность, сколько интенсивность: чем больше капель выпадет, тем пагубнее будут последствия.

Период дождей

На Земле зафиксированы области, где выпадает наибольшее количество осадков. Это явление известно, как «сезон дождей» и за ним можно наблюдать в тропических и субтропических широтах. Чем ближе к экватору сезон дождей, тем более затяжные осадки, длящиеся с мая по октябрь. В более отдалённых от экватора тропических регионах, сезон дождей состоит из двух периодов и даёт людям определенную передышку (пояс дождей на месте не стоит и постепенно перемещается вслед за зенитом Солнца от северного до южного тропика и назад).

Тропический летний дождь обычно начинается внезапно, а капли дождя, сформировав один сплошной поток, льются на землю настолько плотной стеной, что на расстоянии одного метра уже мало что можно различить. В результате осадки подобной интенсивности способны за несколько часов не только полностью залить города и сёла, но и вызвать селевые потоки и наводнения.

Интересно, что для местных жителей сезон дождей – обычное явление, они давно привыкли к таким погодным условиям и знают, как действовать, например, практически все дома в Таиланде построены на сваях. Именно поэтому туристам не рекомендуют посещать экваториальные и тропические страны в подобный период. Также довольно часто возникают штормы и ураганы, лишь в Филиппинах за один сезон дождей над страной пролетает около тридцати ураганов и штормов.

Осадки в умеренных широтах

Чем дальше от экватора, тем сезон дождей слабее, а в умеренных широтах вовсе исчезает: осадки здесь равномерно распределяются по всему году и их обилие зависит не столько от Солнца, сколько от ветров и горных хребтов. Например:

• Весенний дождь характерен для всей территории Европы и на протяжении первых двух месяцев дожди постоянно чередуются с Солнцем. Ливни зачастую начинаются в последние дни весны;
• В Германии теплый дождь можно наблюдать на протяжении всего лета. В Швеции, Дании, Нидерландах, на территории средней и восточной Европы одним из наиболее дождливых месяцев считается август;
• Осенний холодный дождь наблюдается в Норвегии, во Франции, в Италии и на Балканах в октябре и ноябре, когда теплую погоду постепенно сменяет мороз;
• Зимний холодный дождь можно увидеть в основном на юге Европы – на Балканах, на западе и юге Пиренейского полуострова, но нередок он и для северных территорий, например, часто выпадает в Шотландии и на Фарерских островах.

Дожди и природа

Роль осадков в жизни природы трудно переоценить, поскольку они как дают жизнь, так и отнимают ее. Дождь и ветер, образовывая шквалы, грозы, ураганы способны разрушить дома, побить посевы, свести на нет все усилия человека и даже лишить его жизни или здоровья. Последствия сильных осадков нередко бывают катастрофическими.

Капли дождя также даруют жизнь: после осадков природа обновляется и оживает. Например, грибной дождь с нетерпением ждут все грибники. Это моросящий тёплый дождь, что выпадает из туч, находящихся низко над земной поверхностью в период роста грибов. Интересно, что в отличие от других осадков, грибной дождь непродолжителен, капли дождя хорошо смачивают почву, и все находящиеся в грунте грибы начинают чрезвычайно хорошо расти.

Источник: awesomeworld.ru

«ОТКУДА БЕРЕТСЯ ДОЖДЬ?»

исследовательская работа

ученика 2 «в» класса

МАОУ «Лицей № 38» г. Белгорода

2011 год

Цель проекта:

Выяснить, откуда берется дождь.

Задачи проекта:

1.  Дать определение понятию «дождь».

2.  Выяснить, из чего состоит дождь.

3.  Выяснить, как дождь образуется.

4.  Выяснить, какие факторы влияют на процесс образования дождя.

5.  Выяснить, какие физические явления происходят в процессе образования дождя.

6.  Выяснить, почему атмосферные осадки – постоянное явление на планете Земля.

Гипотеза проекта:

Предположим, что дождь возникает тогда, когда тучи огорчаются и начинают плакать.

Обратимся к словарю и выясним, что дождём называют атмосферные осадки, выпадающие из облаков в виде капель воды

Атмосферные осадки — это вода в жидком или твердом состоянии, выпадающая из облаков.

Исходя из определения дождь состоит из капель воды. Но как капли воды оказываются в небе?

В сильную жару пруды и озера могут высохнуть. Что же происходит с их водой? Она испаряется. Испарение — процесс превращения жидкости в пар при любой температуре.

Источником движения воды на Земле является энергия Солнца. Солнечные лучи попадают на поверхность Земли, передают свою энергию воде и нагревают ее, превращая в пар. Вода испаряется. Почему вода испаряется?

Тепло — вот причина этого явления. В течение дня вода луж, прудов, озер, рек и морей, влага, содержащаяся в растениях и животных, нагревается солнцем и испаряется. Она испаряется тем скорее, чем сильнее нагрета. Из жидкого состояния она переходит в газообразное Я провел опыт и выяснил, что если две одинаковых тарелки наполнить равным количеством воды и одну из них выставить на солнцепек или около батареи отопления, а другую поместить в тень, то там, где воду согревают солнечные лучи или тепло батареи, она испаряется быстрее, чем в той, что стоит в прохладном месте.

Ускоряет испарение и ветер. Влажный лист бумаги, на который дуют или повесили на ветру, высыхает быстрее, чем бумага, оставленная там, где воздух спокоен и неподвижен. При ветерке и белье, развешенное на веревке, сохнет быстрее. И суп остывает скорее, если на него подуть.

Вода испаряется тем раньше, чем больше ее поверхность. Если воду из стакана вылить в блюдце, она испарится быстрее. Я провел опыт и выяснил, что вода испаряется тем раньше, чем больше ее поверхность. Если в два стакана налить одинаковое количество воды и один из них накрыть фольгой, то по истечении времени мы можем наблюдать разное количество воды в стаканах.

Содержание паров воды в воздухе называется влажностью воздуха. Она не всегда одинакова и зависит от температуры. Так, воздух при температуре 20° содержит в четыре раза больше воды, чем при 0°.

В среднем каждый час с 1 квадратного метра водной поверхности испаряется 1 килограмм воды! Теоретически за 1000 лет почти вся вода Мирового океана может побывать в виде пара.

Итак, испарение зависит:

1) От влажности воздуха.

2) От вида жидкости.

3) От ветра.

4) От площади свободной поверхности.

5) От температуры жидкости.

6) От температуры окружающей среды

Испарение – процесс невидимый. Но как доказать, что испарение существует?

Для этого я провел опыт. Если на кашпо с комнатным растением, стоящим на окне вблизи радиатора отопления чистый пустой стакан выставить вверх дном, то через некоторое время можно заметить интересное явление: сухие прозрачные внутренние стенки стакана начнут затуманиваться, а снаружи стекло останется совершенно сухим.

Что же произошло и как можно объяснить появление внутри стакана видимых глазом водяных капелек? Молекулы воды, которые находятся на поверхности почвы и в растении, все время поднимаются вверх вместе с воздухом и, охлаждаясь, осаждаются на внутренних стенках стакана, увлажняя его. Вода испаряется. Но если влага постоянно испаряется из морей, рек и озер, если она уходит из растений и исчезает в воздушной оболочке Земли, то почему же тогда Земля не высыхает?

Это не случается потому, что вода совершает постоянный круговорот. Испаряясь с поверхности водоемов, почвы, растений, вода накапливается в атмосфере и, рано или поздно, выпадает в виде осадков, пополняя запасы в океанах, реках, озерах и т. п. Таким образом, количество воды на Земле не изменяется, она только меняет свои формы — это и есть круговорот воды в природе. Круговорот начинается с испарения. Вода поднимается вместе с нагретым солнцем воздухом, принимая форму мельчайших капелек. Достигнув более прохладных слоев атмосферы, где воздух уже охладился до той температуры, при которой он больше не может удерживать эти капельки, они сливаются в капли, конденсируются. Ветер переносит облака на большие расстояния, осадки выпадают на сушу и на мировой океан. Процесс, при котором вода из газообразного вновь переходит в жидкое состояние, называется конденсацией. Она происходит в воздухе, насыщенном паром, при понижении температуры или изменения давления атмосферы, над водой и земной поверхностью, на предметах и растениях.

В результате конденсации образовываются туман, облака, роса.

Конденсация-это процесс обратный испарению

Мы часто наблюдаем его в повседневной жизни, например когда запотевают оконные стекла, стекла очков или автомобиля.

Таким образом происходит формирование облаков. Как мы уже поняли, облака состоят из капелек воды, поднятых в небо нагретым воздухом. Известно, что с высотой температура в атмосфере понижается. Пары воды, встречаясь со все более холодными слоями воздуха, начинают остывать и образовывать облака. Вверху воздух остывает, и пар конденсируется. Но в самом начале этого процесса капелькам необходимы мельчайшие частицы пыли, к которым могут прилипнуть молекулы воды. Их называют конденсационными зернами.

Даже абсолютно чистый воздух может быть «перенасыщенным», то есть содержать излишек водяных паров, но они не могут конденсироваться в капли если рядом нет частичек пыли.

Облака, пронизанные солнечными лучами, кажутся белыми, но часто облачное небо выглядит пасмурным и серым. Значит, облака столь плотны, многослойны, что преграждают путь солнечным лучам. Облако может показаться и совсем черным, если оно содержит много частиц пыли или копоти, что чаще всего и случается над промышленными районами.

Если водяные капельки конденсируются у самой земли, то такое образование называется туманом. Так что, шагая в тумане, мы как бы идем сквозь облако. И тумане влажность ощущается и на руках, и на лице, и на одежде.

В морозные дни, когда мы выдыхаем теплый и влажный воздух, он, соприкасаясь с морозным воздухом, тут же превращается в маленькие облачка тумана. Я провел опыт, и в домашних условиях смоделировал образование облака, налив в чистую банку горячей воды и прикрыв ее горлышко кусочком льда. Пары воды, наполняя банку, поднимаются вверх вместе с нагретым воздухом, где их охлаждает лед. В банке появляется облако.

Так почему же идет дождь?

Водяные капельки столь малы, что парят в воздухе. Если становится теплее, облако может совсем исчезнуть, раствориться — капельки испаряются и делаются невидимыми. Если же холодает, капельки сливаются — сотни тысяч их образуют одну полновесную каплю. Такие капли становятся уже слишком тяжелыми для того, чтобы продолжать свое парение в небе, они падают на землю, подчиняясь силе тяжести — идет дождь. Капли могут быть разной величины. При грозовом ливне они бывают крупнее капель моросящего дождя раз в 25.

Попав на землю, вода сначала собирается в ручейки, стекает в ручьи, затем в реки и вместе с ними возвращается в моря, откуда испаряется вновь. Огромные массы тепла, требующиеся для этого постоянного круговорота, дарит Земле Солнце.

Но из облаков выпадает не только дождь, но и снег, снежная крупа или град Все это — осадки, подобные росе и инею, которые, правда, образуются в небе, а не у поверхности земли.

Вы и сами можете вызвать дождь, проведя следующий опыт: Наполните кубиками льда кастрюльку с ручкой и подержите ее над большой кастрюлей с кипящей водой. Что же произойдет? Очень влажный, горячий воздух, насыщенный паром, поднимется вверх и нагреет стенки охлажденной льдом кастрюльки. Пар этот конденсируется, оседая на стенках кастрюльки, спивается в большие капли и стекает вниз. Идет дождь!

Выдвинутая в начале работы гипотеза оказалась ошибочной: возникновение дождя не зависит от настроения туч и дождь не является слезами облаков.

Выводы:

1.  Дождь – разновидность атмосферных осадков, которые состоят из капель воды.

2.  Образование дождя зависит от таких физических явлений, как испарение и конденсация.

3.  Для того, чтобы пошел дождь, необходимы мелкие частицы пыли – конденсационные зерна.

4.  Процесс образования дождя подвластен энергии Солнца и силе тяжести.

5.  Дождь – это один из этапов круговорота воды на земле. Круговорот воды на земле – всемирный и постоянный процесс.

Список используемой литературы:

1.  , Моя первая энциклопедия, Минск: Харвест, 2010

2.  , Земля у нас только одна, Москва: Детская литература, 1979

3.  Джуди Галенс, Нэнси Пир, Книга ответов для почемучки, Харьков, 2009

4.  365 научных экспериментов, издательство OSE,2010

5.  Арабаджи простой воды. М.: «Знание», 1973

Источник: pandia.ru