В какой части атмосферы образуются облака. Образования облаков

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

1.1 Образование облаков

2. Формы облаков

2.2 Высокие облака

2.3 Средние облака

2.4 Низкие облака

2.5 Необычные облака

Заключение

Введение

Значение облаков состоит в том, что они задерживают часть солнечной радиации и тем самым влияют на световой и тепловой режимы деятельной поверхности, препятствуют тепловому излучению Земли, из них выпадают осадки.

Несмотря на развитие современных технологий в метрологии и синоптике, по-прежнему немаловажным остается наблюдение за облаками, позволяющие получить существенные сведения о грядущей погоде. Поэтому важно уметь различать облака разных типов.

Трудно сказать, почему многим людям кажется, что различать облака - нелегкое дело, ведь, в сущности, это совсем не так. Хотя верны слова о том, что небо никогда не повторяет своего облика, все же существует всего десять основных типов облаков, и все они имеют вполне видимые различия. Но прежде, чем переходить к рассмотрению этих видов, полезно получить некоторое представление о том, как образуются облака и какими свойствами они обладают. Именно эти аспекты затронуты в данной работе.

Облака - это скопление взвешенных в атмосфере капель воды, или ледяных кристаллов, или смеси тех и других, возникших в результате конденсации водяного пара.

1.1 Образование облаков

В результате конденсации внутри атмосферы возникают скопления продуктов конденсации - капелек и кристаллов. Их называют облаками. Размеры облачных элементов настолько малы, что их вес уравновешивается силой трения еще тогда, когда они имеют очень малую скорость падения. Установившаяся скорость падения капелек получается равной лишь долям см в секунду. Скорость падения кристаллов еще меньше. Это относится к неподвижному воздуху. Но турбулентное движение воздуха приводит к тому, что столь малые капельки и кристаллы вовсе не выпадают, а длительное время остаются взвешенными в воздухе, смещаясь то вниз, то вверх вместе с элементами турбулентности. Облака переносятся воздушными течениями. Если относительная влажность в воздухе, содержащем облака, убывает, то облака испаряются. При определенных условиях часть облачных элементов укрупняется и утяжеляется настолько, что выпадает из облака в виде осадков. Таким путем вода возвращается из атмосферы на земную поверхность.

При конденсации непосредственно у земной поверхности скопления продуктов конденсации называют туманами.

При образовании туманов главной причиной охлаждения воздуха является уже не адиабатический подъем, а отдача тепла из воздуха к земной поверхности.

В зависимости от условий образования облака разделяют:

На внутримассовые, возникающие внутри однородной воздушной массы. Подъем воздуха и его охлаждение до состояния насыщенности происходят в результате процессов тепловой конвекции и динамической турбулентности. Иногда облака этой группы появляются в связи с охлаждением воздуха от подстилающей поверхности или из-за волновых движений на поверхности слоя инверсии;

Фронтальные, образующиеся при восходящих движениях больших воздушных масс на атмосферных фронтах;

Орографические, возникающие на наветренной стороне при вынужденном подъеме воздушных масс по склонам гор.

1.2 Микроструктура и водность облаков

По фазовому состоянию облачных элементов облака делятся на три класса:

· Водяные (капельные) облака, состоящие только из капель воды. Они могут существовать не только при положительных температурах воздуха, но и при отрицательных (-10°С и ниже). В этом случае капли находятся в переохлажденном состоянии.

· Смешанные облака, состоящие из смеси переохлажденных капель воды и ледяных кристаллов. Они могут существовать, как правило, при температурах воздуха от -10 до -40°С.

· Ледяные (кристаллические) облака, состоящие только из ледяных кристаллов. Они преобладают, как правило, при температурах воздуха ниже -30°С.

Облака характеризуются водностью. Водностью облаков называют содержание в них воды в жидком или твердом виде. В водяных облаках в каждом кубическом метре облачного воздуха содержится от 0,2 до 5 г воды. В кристаллических облаках еще меньше - сотые и тысячные доли грамма в м куб. При большой водности и отрицательных температурах в облаках наблюдается интенсивное обледенение самолетов.

2. Формы облаков

2.1 Международная классификация

	Диапазон высот		Сокращенное обозначение
		Перистые
		Перисто-кучевые
		Перисто-слоистые
		Высококучевые
		Высокослоистые
		Слоисто-дождевые
		Слоистые
		Слоисто-кучевые
		Кучево-дождевые

2.2 Высокие облака

Самые высокие облака тропосферы. Они образуются при наиболее низких температурах и состоят из ледяных кристаллов. На вид облака всех трех родов белые, полупрозрач­ные, мало затеняющие солнечный свет.

Перистые облака выглядят как отдельные нити, гряды или полосы волокнистой структуры. Перисто-кучевые облака представляют собой гряды или пласты, имеющие ясно выраженную структуру из очень мелких хлопьев, шариков, завитков (барашков). Часто они похожи на рябь на поверхности воды или песка.

Перисто-слоистые облака представляют собой тонкую прозрачную белесоватую вуаль, частично или полностью закрывающую небосвод. В них часто возникают оптические явления, называемые гало или различные комбинации светлых дуг.

2.3 Средние облака

Высококучевые облака представляют собой облачные пласты или гряды белого или серого цвета (или одновременно обоих). Это достаточно тонкие облака, более или менее затеняют солнце. Пласты или гряды состоят из плоских валов, дисков, пластин, часто расположенных рядами. Кажущаяся ширина этих элементов в облаках на небесном своде 1-5°. Характерное оптическое явление - венцы, т.е. окрашенные круги небольшого (в несколько градусов) радиуса вокруг дисков светил. Они связаны с дифракцией света водяными капельками облаков. В высококучевых облаках наблюдается также иризация: края облаков, находящихся перед солнцем, получают радужную окраску. Иризация также указывает на строение высококучевых облаков из очень мелких однородных капель, как правило, переохлажденных.

Высокослоистые облака - светлый, молочно-серый облачный покров, застилающий небосвод целиком или частично. Через менее плотные участки могут просвечивать солнце и луна, однако, в виде размытых пятен. Высокослоистые облака являются типичными смешанными облаками: наряду с мельчайшими капельками в них содержатся и мелкие снежинки. Такие облака дают слабые осадки, которые в теплое время года, как правило, испаряются по пути к земной поверхности. Зимой из высокослоистых облаков часто выпадает мелкий снег.

Слоисто-дождевые облака имеют такое же происхождение, как и высокослоистыми. Однако слой их более мощный слой (несколько километров). Эти облака находятся в нижнем, среднем и часто верхнем ярусах. облако небо атмосфера конденсация

В верхней части они состоят из мельчайших капель и снежинок, а в нижней могут содержать также крупные капли и снежинки. Поэтому слой этих облаков представляется более серым; Солнце и луна сквозь него не просвечивают. Из этих облаков, как правило, выпадает обложной дождь или снег, достигающий земной поверхности.

Под покровом таких облаков часто существуют бесформенные скопления низких разорванных облаков, особенно мрачные на фоне слоисто-дождевых.

2.4 Низкие облака

Кучевые облака - это отдельные облака в нижнем и сред­нем ярусах, как правило, плотные и с резко очерченными контурами, развивающиеся вверх в виде холмов, куполов, башен. Они имеют клубообразный характер (похожи на кочаны цветной капусты) и на солнце кажутся ярко-белыми. Основания облаков сравнительно темные, более или менее горизонтальные. Против солнца облака кажутся темными со светлой каймой по краям. Облака часто настолько многочисленны, что образуют гряды. Иногда они имеют разорванные края и называются разорванно-кучевыми. Кучевые облака состоят только из водяных капель (без кристаллов) и осадков, как правило, не дают. Однако в тропиках, где водность облаков велика, из них вследствие взаимного слияния капель могут выпадать небольшие дожди.

Слоистые облака также находятся в нижнем ярусе. Это самые близкие к земной поверхности облака: в равнинной местности их высота может быть всего несколько десятков метров над землей. Это однородный на вид серый слой капельного строения, из которого может выпадать морось. Но при достаточно низких отрицательных температурах в облаках появляются и твердые элементы; тогда из облаков могут выпадать ледяные иглы, мелкий снег, снежные зерна. Явлений гало эти облака не дают; солнечный диск, если он просвечивает сквозь облака, имеет четкие очертания. Временами слоистые облака представляются в виде разорванных клочьев; тогда их называют разорванно-слоистыми.

Слоисто-кучевые облака в нижнем ярусе представляют собой гряды или слои серых или беловатых облаков, почти всегда имеющие более темные части. Облака эти построены из таких же элементов, что и высококучевые (из дисков, плит, валов), однако на вид более крупных, с кажущимися размерами более 5°. Расположены эти структурные элементы по большей части регулярно, рядами. В большинстве случаев слоисто-кучевые облака состоят из мелких и однородных капелек, при отрицательных температурах - переохлажденных, и не дают осадков. Случается, что из них выпадает слабая морось или (при низких температурах) очень слабый снег.

Кучево-дождевые облака являются дальнейшей стадией развития кучевых. Они представляют собой мощные кучевообразные массы, очень сильно развитые по вертикали в виде гор и башен, часто от нижнего и до верхнего яруса. Закрывая солнце, они имеют мрачный вид и сильно уменьшают освещенность. Вершины их приплюснуты и имеют волокнистую перисто-образную структуру, нередко характерную форму наковален. Кучево-дождевые облака состоят в верхних частях из ледяных кристаллов, а в нижних - из кристаллов и капелек различной величины, вплоть до самых крупных. Они дают осадки ливневого характера: это интенсивные дожди, иногда с градом, зимою сильный густой снег, крупа. С ними часто связаны грозовые явления, которые будут подробнее рассмотрены в последующем. Поэтому такие облака называют еще грозовыми (а также ливневыми). На их фоне нередко наблюдается радуга. Под основаниями этих облаков, так же как и под слоисто-дождевыми, часто наблюдаются скопления разорванных облаков (типа разорванно-слоистых или разорванно-кучевых).

2.5 Необычные облака

Перламутровые облака практически не оказывают влияния на погоду. Они формируются на высотах в 15-30 км и состоят из кристалликов льда, на которых происходит дифракция света, проявляющаяся сильной иризацией облака. Такие облака бывают белого цвета, чаще всего в Антарктике, но наиболее впечатляюще они выглядят, когда окрашены в нежные, пастельные тона. Перламутровые облака видны только в высоких широтах (свыше приблизительно 50° северной или южной широты), когда солнце уже опустилось ниже видимой линии горизонта, но облака еще подсвечиваются, то есть сразу после заката и непосредственно перед восходом солнца. Впрочем, по статистике наблюдений, увидеть перламутровые облака утром менее вероятно, чем вечером. Эти облака относятся к волнистым облакам, образующимся на больших высотах в присутствии сильных ветров в верхних слоях атмосферы и при близком расположении зоны низкого давления.

Серебристые облака еще более редки, чем перламутровые: их можно наблюдать в середине ночи, летом и на широтах приблизительно от 45 до 60° по обе стороны от экватора. В это время солнце садится за горизонт практически на север и продолжает подсвечивать облака, располагающиеся в атмосфере на самой большой высоте: примерно 80-85 км. Серебристые облака залегают непосредственно под плоскостью мезопаузы - самой холодной области атмосферы. Эти облака имеют характерный серебристо-белый цвет и видны приблизительно в течение часа около полуночи. Серебристые облака состоят из кристалликов льда, упорядоченных в очень тонкие слои, в которых различимы складки и волны, складывающиеся затем в целостную структуру облака.

Заключение

Рассмотрев, как образовываются облака, узнав их свойства и самое главное виды, можно прийти к выводу, что облака могут много рассказать нам о процессах, протекающих в небе. Они изменяют характер окружающего их воздуха.

Многие люди, а особенно метеорологи, имеют неподдельный интерес к облакам, потому что знание их может помощь без проблем и практически безошибочно предсказать погоду на ближайшее время.

Список использованных источников

1. Атлас погоды: Атмосферные явления и прогнозы / Сторм Данлоп; [пер. с англ. Д. Курдыбайло]. - Спб.: Амфора. ТИД Амфора, 2010. - 191 с.: ил. - (Серия "Амфора - Атлас").

2. Метеорология и климатология: учебник. - 7-е изд. / С.П. Хромов, М.А. Петросянц. - М.: Изд-во Моск. Ун-та: Наука, 2006. - 582 с.: илл. - (Классический университетский учебник).

3. Полякова Л.С., Кашарин Д.В. Метеорология и климатология Издательство: Новочеркасск: НГМА, 2004, 107 с.

4. Авиационная метеорология // Облака. Влияние облачности на производство полетов. - Режим доступа: http://aviaspec.com/aviatsionnaya-meteorologiya/oblaka.html

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Почва - поверхностный слой земной коры и самостоятельная экосистема, его образование и развитие в результате взаимодействия живых микроорганизмов, горных пород. Состав и свойства почвы. Классификация почв по механическому составу: основные характеристики.

реферат , добавлен 14.11.2010


Образование оксидов, связанное с различными геологическими процессами: эндогенными, экзогенными и метаморфическими. Физические свойства арсенолита - редкого минерала, оксида мышьяка. Химическая формула, морфология, разновидности и образование кварца.

презентация , добавлен 05.02.2016


Геоморфология, рассмотрение процессов образования рельефа, рельефообразующих процессов прошлого. Континентальные поднятия, платформенные равнины и их характерные особенности. Поверхности выравнивания, морфологическое становление области горообразования.

реферат , добавлен 03.06.2010


Исследование геологических и геохимических процессов, протекающих в океанах и морях. Анализ накопления и преобразования огромной массы минеральных и органических веществ. Изучение классификации твердых полезных ископаемых, процессов осадконакопления.

реферат , добавлен 05.06.2012


История и основные этапы образования и развития материков и океанов на Земле, факторы, спровоцировавшие данные процессы и повлиявшие на их интенсивность. Тектоническое строение материков и океанов, их главные отличительные характеристики и свойства.

реферат , добавлен 23.04.2010


Минерал как природное вещество, состоящее из одного элемента или из закономерного сочетания элементов, образующееся в результате природных процессов. Их классификация и типы в зависимости от различных физических факторов. Анализ химического состава.

презентация , добавлен 22.08.2015


Условия залегания и свойства газа, нефти и воды в пластовых условиях. Физические свойства нефти. Главные свойства нефти в данных условиях, принципы и этапы отбора проб. Нефтенасыщенность пласта, характер и направления движения нефти внутри него.

курсовая работа , добавлен 19.06.2011


Сущность и основные факторы, провоцирующие развитие карст-процессов в природе, их результаты. Характеристика карстовых пещер, стадии их развития, классификация и разновидности. Карстовые колодцы, шахты и пропасти. Условия, возможности образования карста.

курсовая работа , добавлен 24.11.2010


Физические и химические свойства нефти. Теория возникновения газа. Применение продуктов крекинга. Внутреннее строение Земли. Геодинамические закономерности относительного изменения запасов и физико-химических свойств нефти различных месторождений.

дипломная работа , добавлен 06.04.2014


Гипотезы происхождения природных алмазов, их свойства и применение. Алмазоносные провинции мира. Мантийная гипотеза. Немагматическая теория. Метеоритная гипотеза. Флюидная гипотеза. Диатремы, кимберлитовые трубки. Форма кристаллов. Синтез балласов.

Замечательное свойство водяного пара, отличающее его от других газов, входящих в состав атмосферы, состоит в изменении его количества в зависимости от температуры воздуха. Если вести счет содержания водяного пара в единицах веса, то окажется, например, что при температуре 27° в 1 кг воздуха может содержаться максимум 23 г водяного пара, а при 0° - всего 4 г. При низких температурах количество водяного пара в воздухе ничтожно мало. Например, в 1 кг воздуха при температуре 33° ниже нуля может содержаться всего 0,2 г водяного пара. Это в 115 раз меньше количества пара, содержащегося в 1 кг воздуха при температуре 27° выше нуля. Так как с высотой температура воздуха понижается, то и количество водяного пара быстро убывает с высотой. Поэтому в слое от поверхности земли до высоты 1,5 км сосредоточена половина всей влаги, содержащейся в тропосфере.

С этим свойством водяного пара связаны многие процессы - конденсация, испарение» образование различных форм облаков, выпадение атмосферных осадков, столь необходимые для существования жизни на Земле.

Как мы знаем, воздух становится насыщенным водяным паром, когда количество последнего при данной температуре достигает максимума. Поэтому если насыщенный воздух охлаждается, то появляются излишки водяного пара, которые конденсируются, т. е. переходят в жидкое или твердое состояние, и выпадают в виде осадков. Характер осадков (жидкие или твердые) зависит от температуры воздуха. Если же насыщенный водяным паром воздух нагревается, то, напротив, происходит удаление его от состояния насыщения и конденсация прекращается. Тогда создаются благоприятные условия для испарения с поверхности морей и океанов, увлажненной поверхности земли, растительности и отовсюду, где имеются запасы воды, так как воздух, стремясь пополнить недостаток влаги, вбирает в себя недостающее количество ее при данной температуре. При благоприятных условиях воздух обогащается влагой даже путем испарения с поверхности снежного покрова и ледников.

Испарение происходит тем быстрее, чем больше воздух удален от состояния насыщения. Поэтому в ясные дни при дневном прогревании приземного слоя воздуха испарение с влажной поверхности земли и с поверхности водоемов происходит наиболее интенсивно. Наоборот, ночью при охлаждении воздуха и приближении его к состоянию насыщения начинается конденсация содержащегося в нем водяного пара, образование тумана, выпадение росы. В этих случаях испарение с поверхности земли прекращается.

Чтобы произошла конденсация водяного пара, приводящая к образованию облаков, необходим некоторый избыток водяного пара сверх насыщения. Такой избыток может появиться либо вследствие увеличения влагосодержания воздуха, либо вследствие понижения его температуры ниже точки росы.

Увеличение влагосодержания воздуха происходит вследствие испарения с подстилающей поверхности. Температура воздуха понижается либо в результате соприкосновения его с холодной подстилающей поверхностью и излучения, либо при подъеме вследствие расширения и адиабатического охлаждения воздуха. В природе оба фактора обычно действуют совместно, но в больших объемах и наиболее часто воздух охлаждается при подъеме вверх. Что касается увеличения влагосодержания в результате испарения, то оно происходит медленно и редко имеет решающее значение для образования обильных осадков.

Наиболее существенно воздух охлаждается вследствие излучения в темное время суток у земли и на верхней границе облаков. Интенсивность излучения поверхности земли и охлаждение воздуха зависят от степени покрытия неба облаками. Особенно интенсивно охлаждается приземный слой воздуха за счет излучения поверхности земли при безоблачной погоде, что часто приводит к образованию тумана. И все же главнейшей причиной образования облаков, как уже сказано, является адиабатическое расширение, осуществляющееся при восходящих движениях воздуха. Скорость вертикальных движений небольшая, в среднем около 3-5 м/сек. Однако если учесть, что, процесс поднятия или опускания масс воздуха осуществляется в течение продолжительного времени, то станет ясно, какую огромную роль играют восходящие движения больших объемов воздуха в образовании облаков и осадков. Действительно, если принять, что средняя скорость подъема воздуха равна 3 м/сек, то масса воздуха в течение суток может подняться более чем на 2,5 км и при обычных условиях охладиться на 20-25°. При оптимальном влагосодержании воздуха такое охлаждение достаточно для образования мощной облачности и выпадения обильных обложных осадков.

Значительный подъем больших масс воздуха вызывается и термической конвекцией при неустойчивой стратификации воздуха. В этом случае скорость подъема нередко достигает 10 м/сек и более, поэтому образование конвективных облаков и осадков происходит наиболее бурно.

Среди других причин, вызывающих вертикальные движения воздуха, немалую роль играют трение воздуха о поверхность земли, турбулентность, встреча воздушного потока с горными препятствиями и т. д. В одних случаях (в частности, в циклонах) трение вызывает сходимость потоков и восходящее движение воздуха, в других (в частности, в антициклонах) - расходимость потоков и нисходящее движение воздуха.

При встрече с горными хребтами и вообще с возвышенностями воздух стремится обтекать их. Однако если горное препятствие значительно по ширине, то воздух поднимается по склонам и переваливает через гребень на подветренную сторону. При неустойчивой стратификации воздуха подъем его по наветренным склонам хребтов происходит бурно. Поэтому на наветренной стороне возвышенностей или горных хребтов в устойчиво стратифицированной массе воздуха образуются облака слоистых форм, из которых выпадают продолжительные осадки слабой и умеренной интенсивности. Это чаще всего наблюдается зимой. Летом массы воздуха с неустойчивой стратификацией при встрече с возвышенностями с большими скоростями устремляются вверх, что приводит к образованию мощной кучевой и кучево-дождевой облачности, дающей при достаточном влагосодержании воздуха обильные ливневые осадки.

Процесс образования облаков и осадков на первый взгляд кажется простым, сводящимся к тому, что вследствие подъема и охлаждения воздуха происходит конденсация водяного пара, а затем капли воды, сливаясь друг с другом, укрупняются и выпадают на землю в виде осадков. Однако в действительности образование облаков и осадков является весьма сложным физическим процессом. В последние два-три десятилетия изучение процесса облакообразования производится не только в лабораторных условиях, где в специальных камерах искусственным образом создаются и рассеиваются облака, но и в природных условиях с помощью приборов, поднимаемых вместе с наблюдателями на самолетах-лабораториях. За последние годы многие детали процесса облакообразования стали более понятны.

Для возникновения облаков, помимо восходящих движений воздуха, необходимо, чтобы в нем содержалось такое количество водяного пара, которое достаточно для того, чтобы при поднятии и охлаждении воздуха на несколько градусов начался процесс конденсации. Чем выше влагосодержание воздуха при данной температуре, тем ниже располагается уровень конденсации. Зимой обычно он находится ближе к поверхности земли, чем летом.

Процесс конденсации водяного пара вблизи поверхности земли приводит к образованию тумана. При этом относительная влажность обычно приближается к 100%. При туманах уровень конденсации лежит у поверхности земли.

Водяные, или капельножидкие, облака состоят из капелек воды. При этом ниже уровня нулевой температуры воздуха капельки воды имеют положительную температуру, а выше - отрицательную, т. е. являются переохлажденными. Мельчайшие капельки воды могут существовать при температуре -10°, -20° и даже -30°. Из них состоят переохлажденные водяные облака. При нескольких градусах ниже нуля (до -10°, -20°) в облаках преобладают переохлажденные капли. По мере понижения температуры количество ледяных кристаллов возрастает, и при температуре ниже - 30° облака, как правило, состоят из ледяных кристаллов. Смешанные облака состоят из переохлажденных капель, воды и кристаллов льда. Как показали исследования, в средней полосе Европы чисто водяные, чисто ледяные и смешанные облака встречаются почти одинаково часто. Естественно, что чисто водяные облака наиболее часто бывают в теплую половину года, а ледяные облака - в холодную.

По своему строению, форме и высоте облака различны. Соответственно этому выпадающие из них осадки бывают мелкокапельными и крупнокапельными, жидкими и твердыми. Чтобы разобраться в деталях образования различных видов облаков и атмосферных осадков, необходимо знать микрофизические особенности строения облаков, прежде всего их фазовое строение (т. е. состоят ли они из водяных капель или кристаллов льда), водность, причину роста капель и т. д.

— Источник—

Погосян, Х.П. Атмосфера Земли/ Х.П. Погосян [и д.р.]. – М.: Просвещение, 1970.- 318 с.

Post Views: 504

При конденсации водяного пара в атмосфере на высоте от нескольких десятков до сотен метров и даже километров образуются облака.

Это происходит в результате испарения водяного пара с поверхности Земли и его поднятия восходящими потоками теплого воздуха. В зависимости от своей температуры облака состоят из капелек воды или кристалликов льда и снега. Эти капли и кристаллы настолько малы, что их удерживают в атмосфере даже слабые восходящие потоки воздуха.

Форма облаков очень разнообразна и зависит от многих факторов: высоты, скорости ветра, влажности и т. д. Вместе с тем можно выделить группы облаков, сходных по форме и высоте. Наиболее известны из них кучевые, перистые и слоистые, а также их разновидности: слоисто-кучевые, перисто-слоистые, слоисто-дождевые и др. Облака, перенасыщенные водяным паром, имеющие темно-фиолетовый или почти черный оттенок, называют тучами.

Степень покрытия неба облаками, выраженную в баллах (от 1 до 10), называют облачностью.

Высокая степень облачности предвещает, как правило, выпадение осадков. Их выпадение наиболее вероятно из высокослоистых, кучево-дождевых и слоисто-дождевых облаков.

Воду, выпавшую в твердом или жидком состоянии в виде дождя, снега, града или сконденсировавшуюся на поверхности различных тел в виде росы, инея, называют атмосферными осадками.

Дождь образуется тогда, когда мельчайшие капельки влаги, содержащиеся в облаке, сливаются в более крупные и, преодолевая силу восходящих потоков воздуха, под действием силы тяжести выпадают на Землю. Если в облаке оказываются мельчайшие частицы твердых тел, например пыль, то процесс конденсации ускоряется, поскольку пылинки играют роль ядер конденсации.

В пустынных районах при низкой относительной влажности конденсация водяного пара возможна только на большой высоте, где температура ниже, однако дождинки, не долетая до земли, испаряются в воздухе. Это явление получило название сухих дождей.

Если конденсация водяного пара в облаке происходит при отрицательных температурах, образуются осадки в виде снега.

Иногда снежинки из верхних слоев облака опускаются в нижнюю его часть, где температура выше и содержится огромное количество переохлажденных капель воды, удерживаемых в облаке восходящими потоками воздуха. Соединяясь с капельками воды, снежинки теряют форму, вес их увеличивается, и они выпадают на землю в виде снежной пурги – шарообразных снежных комочков диаметром 2–3 мм.

Необходимое условие образования града – наличие облака вертикального развития, нижний край которого находится в зоне положительных, а верхний – в зоне отрицательных температур (рис. 36). При этих условиях образовавшаяся снежная пурга восходящими потоками поднимается в зону отрицательных температур, где превращается в льдинку шарообразной формы – градину. Процесс поднятия и опускания градины может происходить многократно и сопровождаться увеличением ее массы и размера. Наконец градина, преодолевая сопротивление восходящих потоков воздуха, выпадает на землю. Градины неодинаковы по размеру: они могут быть величиной от горошины до куриного яйца.

Рис. 36. Схема образования града в облаках вертикального развития

Количество атмосферных осадков измеряют с помощью осадкомера. Многолетние наблюдения за количеством выпадающих осадков позволили установить общие закономерности их распространения по поверхности Земли. Наибольшее количество осадков выпадает в экваториальной полосе – в среднем 1500–2000 мм. В тропиках количество их снижается до 200–250 мм. В умеренных широтах происходит увеличение выпадающих осадков до 500–600 мм, а в полярных областях количество их не превышает 200 мм в год.

В пределах поясов также наблюдается значительная неравномерность в выпадении осадков. Она обусловлена направлением ветров и особенностями рельефа местности. Например, на западных склонах Скандинавских гор выпадает 1000 мм осадков, а на восточных – в два с лишним раза меньше. Есть на Земле места, где осадки практически отсутствуют. Например, в пустыне Атакама осадки выпадают раз в несколько лет, а по многолетним данным, величина их не превышает 1 мм в год. Очень сухо и в Центральной Сахаре, где среднее ежегодное количество осадков менее 50 мм.

В то же время в некоторых местах выпадает гигантское количество осадков. Например, в Черрапунджи – на южных склонах Гималаев их выпадает до 12 000 мм, а в отдельные годы – до 23 000 мм, на склонах горы Камерун в Африке – до 10 000 мм.

Такие осадки, как роса, иней, туман, изморозь, гололед, образуются не в верхних слоях атмосферы, а в ее приземном слое. Охлаждаясь от поверхности Земли, воздух уже не может удерживать водяной пар, он конденсируется и оседает на окружающих предметах. Так образуется роса. При температуре предметов, расположенных у поверхности Земли, ниже 0 °C образуется иней.

При наступлении более теплого воздуха и его соприкосновении с холодными предметами (чаще всего проводами, ветками деревьев) выпадает изморозь – налет рыхлых кристалликов льда и снега.

При концентрации водяных паров в приземном слое атмосферы образуется туман. Особенно часты туманы в крупных промышленных центрах, где капельки воды, сливаясь с пылью и газами, образуют ядовитую смесь – смог.

Когда температура поверхности Земли ниже 0 °C, а из более верхних слоев выпадают осадки в виде дождя, начинается гололедица. Смерзаясь в воздухе и на предметах, капельки влаги образуют ледяную корку. Иногда льда так много, что под его тяжестью рвутся провода, ломаются ветки деревьев. Особенно опасна гололедица на дорогах и зимних пастбищах. Похож на гололедицу гололед. Но он формируется иначе: на землю выпадают жидкие осадки, а при понижении температуры ниже 0 °C вода на земле замерзает, образуя скользкую ледяную пленку.

Давление атмосферы

Масса 1 м 3 воздуха на уровне моря при температуре 4 °C в среднем составляет 1 кг 300 г, что обусловливает существование атмосферного давления. Живые организмы, в том числе и здоровый человек, не ощущают этого давления, так как оно уравновешивается внутренним давлением организма.

За давлением воздуха и его изменениями ведутся систематические наблюдения на метеостанциях. Давление измеряют барометрами – ртутными и пружинными (анероидами). Измеряется давление в паскалях (Па). Давление атмосферы на широте 45° на высоте 0 м над уровнем моря при температуре 4 °C считается нормальным, оно соответствует 1013 гПа, или 760 мм ртутного столба, или 1 атмосфере.

Давление с высотой уменьшается в среднем на 1 гПа на каждые 8 м высоты. Пользуясь этим, можно, зная давление у поверхности Земли и на какой-то высоте, вычислить эту высоту. Разница давлений, например в 300 гПа, означает, что предмет находится на высоте 300 х 8 = 2400 м.

Давление атмосферы зависит не только от высоты, но и от плотности воздуха. Холодный воздух плотнее и тяжелее теплого. В зависимости от того, какие воздушные массы господствуют в данной местности, в ней устанавливается высокое или низкое атмосферное давление. На метеостанциях или в пунктах наблюдения оно фиксируется автоматическим прибором – барографом.

Если на карте соединить все точки с одинаковым давлением, то получившиеся линии – изобары покажут, как оно распределяется на поверхности Земли.

На картах изобар отчетливо проявляются две закономерности.

1. Давление изменяется от экватора к полюсам зонально. На экваторе оно пониженное, в тропических областях (особенно над океанами) – повышенное, в умеренных – переменное от сезона к сезону, а в полярных вновь повышается.

2. Над материками зимой устанавливается повышенное, а летом – пониженное давление. Это обусловлено тем, что суша зимой охлаждается и воздух над ней уплотняется, а летом, наоборот, над сушей воздух более теплый и менее плотный.

Ветры, их виды

Из области, где давление повышено, воздух перемещается, «течет» туда, где оно ниже. Движение воздуха называется ветром. Для наблюдения за ветром – его скоростью, направлением и силой – используют флюгер и анемометр. По результатам наблюдений за направлением ветра строят розу ветров (рис. 37) за месяц, сезон или год. Анализ розы ветров позволяет установить преобладающие направления ветров для данной местности.

Рис. 37. Роза ветров

Скорость ветра измеряют в метрах в секунду. При штиле скорость ветра не превышает 0 м/с. Ветер, скорость которого более 29 м/с, называется ураганом. Самые сильные ураганы отмечены в Антарктиде, где скорость ветра достигала 100 м/с.

Силу ветра измеряют в баллах, она зависит от его скорости и плотности воздуха. По шкале Бофорта штилю соответствует 0 баллов, а урагану максимальное количество баллов – 12.

Зная общие закономерности распределения атмосферного давления, можно установить направление основных потоков воздуха в нижних слоях атмосферы Земли (рис. 38).

Рис. 38. Схема общей циркуляции атмосферы

1. Из тропических и субтропических областей повышенного давления основной поток воздуха устремляется к экватору, в область постоянно низкого давления. Под влиянием отклоняющей силы вращения Земли эти потоки отклоняются вправо в Северном полушарии и влево – в Южном. Эти постоянно дующие ветры называют пассатами.

2. Часть тропического воздуха перемещается в умеренные широты. Это движение особенно активизируется летом, когда там господствует более низкое давление. Эти потоки воздуха в Северном полушарии также отклоняются вправо и принимают вначале юго-западное, а затем и западное направление, а в Южном – северо-западное, переходящее в западное. Таким образом, в умеренных широтах обоих полушарий преобладает западный перенос воздуха.

3. Из полярных областей высокого давления воздух перемещается в умеренные широты, принимая северо-восточное направление в Северном и юго-восточное – в Южном полушариях.

Пассаты, западные ветры умеренных широт и ветры из полярных областей называются планетарными и распределяются зонально.

4. Это распределение нарушается на восточных побережьях материков Северного полушария в умеренных широтах. В результате сезонного изменения давления над сушей и прилегающей водной поверхностью океана зимой здесь дуют ветры с суши на море, а летом – с моря на сушу. Эти ветры, изменяющие свое направление по сезонам, называют муссонами. Под действием отклоняющего влияния вращающейся Земли летние муссоны принимают юго-восточное направление, а зимние – северо-западное. Муссонные ветры особенно характерны для Дальнего Востока и Восточного Китая, в меньшей мере они проявляются на восточном побережье Северной Америки.

5. Кроме планетарных ветров и муссонов имеются локальные, так называемые местные ветры. Они возникают из-за особенностей рельефа, неравномерности нагревания подстилающей поверхности.

Бризы – береговые ветры, наблюдающиеся в ясную погоду на берегах водоемов: океанов, морей, крупных озер, водохранилищ и даже рек. Днем они дуют с водной поверхности (морской бриз), ночью – с суши (береговой бриз). Днем суша нагревается сильнее, чем море. Воздух над сушей поднимается, потоки воздуха с моря устремляются на его место, образуя дневной бриз. В тропических широтах дневные бризы – довольно сильные ветры, приносящие влагу и прохладу с моря.

Ночью поверхность воды нагрета сильнее, чем суша. Воздух поднимается вверх, а на его место устремляется воздух с суши. Образуется ночной бриз. По силе он обычно уступает дневному.

В горах наблюдаются фены – теплые и сухие ветры, дующие по склонам.

Если на пути движущегося холодного воздуха поднимаются подобно плотине невысокие горы, может возникнуть бора. Холодный воздух, преодолев невысокий барьер, с огромной силой обрушивается вниз, причем при этом происходит резкое понижение температуры. Бора известна под разными названиями: на Байкале это сарма, в Северной Америке – чинук, во Франции – мистраль и т. д. В России бора особенной силы достигает в Новороссийске.

Суховеи – это сухие и знойные ветры. Они характерны для засушливых районов земного шара. В Средней Азии суховей называют самумом, в Алжире – сирокко, в Египте – хатсином и т. д. Скорость ветра-суховея достигает 20 м/с, а температура воздуха – 40 °C. Относительная влажность при суховее резко падает и понижается до 10 %. Растения, испаряя влагу, высыхают на корню. В пустынях суховеи нередко сопровождаются пыльными бурями.

Направление и силу ветра необходимо учитывать при строительстве населенных пунктов, промышленных предприятий, жилищ. Ветер – один из важнейших источников альтернативной энергии, его используют для выработки электроэнергии, а также для работы мельниц, водокачек и др.

При конденсации водяного пара в атмосфере на высоте от нескольких десятков до сотен метров и даже километров образуются облака.
Это происходит в результате испарения водяного пара с поверхности Земли и его поднятия восходящими потоками теплого воздуха. В зависимости от своей температуры облака состоят из капелек воды или кристалликов льда и снега. Эти капли и кристаллы настолько малы, что их удерживают в атмосфере даже слабые восходящие потоки воздуха.
Форма облаков очень разнообразна и зависит от многих факторов: высоты, скорости ветра, влажности и т. д. Вместе с тем можно выделить группы облаков, сходных по форме и высоте. Наиболее известны из них кучевые, перистые и слоистые, а также их разновидности: слоисто-кучевые, перисто-слоистые, слоисто-дождевые и др. Облака, перенасыщенные водяным паром, имеющие темно-фиолетовый либо почти черный оттенок, называют тучами.

Степень покрытия неба облаками, выраженную в баллах (от 1 до 10), называют облачностью.
Высокая степень облачности предвещает, как правило, выпадение осадков. Их выпадение наиболее вероятно из высокослоистых, кучево-дождевых и слоисто-дождевых облаков.
Воду, выпавшую в твердом или жидком состоянии в виде дождя, снега, града либо сконденсировавшуюся на поверхности различных тел в виде росы, инея, называют атмосферными осадками.

Дождь образуется тогда, когда мельчайшие капельки влаги, содержащиеся в облаке, сливаются в более крупные и, преодолевая силу восходящих потоков воздуха, под действием силы тяжести выпадают на Землю. Если в облаке оказываются мельчайшие частицы твердых тел, например пыль, то процесс конденсации ускоряется, поскольку пылинки играют роль ядер конденсации.

В пустынных районах при низкой относительной влажности конденсация водяного пара возможна только на большой высоте, где температура ниже, однако дождинки, не долетая до земли, испаряются в воздухе. Это явление получило название сухих дождей.
Если конденсация водяного пара в облаке происходит при отрицательных температурах, образуются осадки в виде снега.
Иногда снежинки из верхних слоев облака опускаются в нижнюю его часть, где температура выше и содержится огромное количество переохлажденных капель воды, удерживаемых в облаке восходящими потоками воздуха. Соединяясь с капельками воды, снежинки теряют форму, вес их увеличивается, и они выпадают на землю в виде снежной пурги - шарообразных снежных комочков диаметром 2-3 мм.
Необходимое условие образования града - наличие облака вертикального развития, нижний край которого находится в зоне положительных, а верхний - в зоне отрицательных температур (рис. 36). При этих условиях образовавшаяся снежная пурга восходящими потоками поднимается в зону отрицательных температур, где превращается в льдинку шарообразной формы - градину. Процесс поднятия и опускания градины может происходить многократно и сопровождаться увеличением ее массы и размера. Наконец градина, преодолевая сопротивление восходящих потоков воздуха, выпадает на землю. Градины неодинаковы по размеру: они могут быть величиной от горошины до куриного яйца.

Рис. 36. Схема образования града в облаках вертикального развития

Количество атмосферных осадков измеряют с помощью осадкомера. Многолетние наблюдения за количеством выпадающих осадков позволили установить общие закономерности их распространения по поверхности Земли.
Наибольшее количество осадков выпадает в экваториальной полосе - в среднем 1500-2000 мм. В тропиках количество их снижается до 200-250 мм. В умеренных широтах происходит увеличение выпадающих осадков до 500-600 мм, а в полярных областях количество их не превышает 200 мм в год.
В пределах поясов также наблюдается значительная неравномерность в выпадении осадков. Она обусловлена направлением ветров и особенностями рельефа местности.
Например, на западных склонах Скандинавских гор выпадает 1000 мм осадков, а на восточных - в два с лишним раза меньше. Есть на Земле места, где осадки практически отсутствуют. Например, в пустыне Атакама осадки выпадают раз в несколько лет, а по многолетним данным, величина их не превышает 1 мм в год. Очень сухо и в Центральной Сахаре, где среднее ежегодное количество осадков менее 50 мм.
В то же время в некоторых местах выпадает гигантское количество осадков. Например, в Черрапунджи - на южных склонах Гималаев их выпадает до 12 000 мм, а в отдельные годы - до 23 000 мм, на склонах горы Камерун в Африке - до 10 000 мм.
Такие осадки, как роса, иней, туман, изморозь, гололед, образуются не в верхних слоях атмосферы, а в ее приземном слое. Охлаждаясь от поверхности Земли, воздух уже не может удерживать водяной пар, он конденсируется и оседает на окружающих предметах. Так образуется роса. При температуре предметов, расположенных у поверхности Земли, ниже 0 °C образуется иней.
При наступлении более теплого воздуха и его соприкосновении с холодными предметами (чаще всего проводами, ветками деревьев) выпадает изморозь - налет рыхлых кристалликов льда и снега.
При концентрации водяных паров в приземном слое атмосферы образуется туман. Особенно часты туманы в крупных промышленных центрах, где капельки воды, сливаясь с пылью и газами, образуют ядовитую смесь - смог.
Когда температура поверхности Земли ниже 0 °C, а из более верхних слоев выпадают осадки в виде дождя, начинается гололедица. Смерзаясь в воздухе и на предметах, капельки влаги образуют ледяную корку. Иногда льда так много, что под его тяжестью рвутся провода, ломаются ветки деревьев. Особенно опасна гололедица на дорогах и зимних пастбищах. Похож на гололедицу гололед. Но он формируется иначе: на землю выпадают жидкие осадки, а при понижении температуры ниже 0 °C вода на земле замерзает, образуя скользкую ледяную пленку.

Облака летают по небу, высоко над нашими головами. Они часто приковывают к себе взгляды взрослых и детей. Нет ничего удивительного в том, что у вас может возникнуть множество вопросов о том как появляются облака, из чего они состоят, как парят в небе, какие бывают и т.д. В этой статье вы получите ответы на все эти вопросы и сможете удовлетворить свое любопытство.

Из чего состоят облака?

Облака состоят из множества крошечных капелек воды или кристалликов льда, парящих в небе на разных высотах.

Как формируются облака?

Поскольку Солнце нагревает воду, она превращается в газ, называемый водяным паром. Этот процесс называется испарением. Когда водяной пар поднимается к небу, он охлаждается. Чем выше, тем прохладнее воздух. В конце концов, пар становится достаточно прохладным и конденсируется в капельки воды образовывая облака, которые мы наблюдаем на небе.

Как облака парят по небу?

Облака легче, чем окружающий воздух. Это означает, что они могут буквально плыть по небу. При этом потоки воздуха способны увеличивать их скорость.

Когда облака накапливают много влаги, и становятся тяжелыми, начинается дождь, град или снег.

Где встречаются облака?

Схема основных слоев атмосферы Земли

Все основные типы облаков парят в тропосфере; это самая низкая часть , наиболее близкая к Земле. Над тропосферой находится стратосфера, а выше - мезосфера, термосфера и экзосфера.

Почему облака разные?

Существует 10 основных видов облаков:

Кучевые облака

Они выглядят как пушистые шарики из ваты. Как правило, кучевые облака встречаются в спокойные ясные дни и указывают на хорошую погоду. Однако при определенных условиях они могут стать грозовыми.

Слоистые облака

Это плоские, серые, безликие слои, которые часто находятся близко к поверхности Земли, скрывая облака выше. Иногда они могут вызвать легкий дождь. Туман - это просто слоистое облако, которое опустилось до уровня поверхности земли. И когда вы идете в туманную погоду, вы фактически проходите через облака.

Слоисто-кучевые облака

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

Высокослоистые облака

Высокослоистые облака находятся в середине тропосферы. Они обычно тоньше и легче, чем слоистые. Если внимательно посмотреть на небо, сквозь такое облако можно увидеть солнечные лучи.

Высококучевые облака

Подобно высокослоистым, высококучевые облака находятся в середине тропосферы. Однако есть разница, высококучевые облака значительно меньше кучевых и состоят как из кристаллов льда, так и капелек воды.

Перистые облака

Перистые облака - это облака самого высокого уровня, состоящие целиком из кристалликов льда. Это тонкие облака, которые выглядят как хвост лошади.

Перисто-кучевые облака

Это кучевые облака на высоте перистых. Перисто-кучевые облака состоят исключительно из кристалликов льда. Они похожи на маленькие рыбные чешуйки в небе.

Перисто-слоистые облака

Перисто-слоистые облака находятся высоко в небе. Они могут вызвать прекрасные оптические феномены, такие как Гало. Солнце по-прежнему сияет ярко сквозь эти слои, несмотря на то, что небо может быть полностью ими покрыто.

Слоисто-дождевые облака

Слоисто-дождевые облака производят длительный дождь или снег, который может быть легким, или умеренным. Эти высокие слоистые облака существуют на низких и средних уровнях тропосферы.

Кучево-дождевые облака

Также известные как «короли облаков», кучево-дождевые облака несут ответственность за очень сильный дождь и град. Осадки выпадают за короткий промежуток времени.

Это также единственные облака, которые могут генерировать молнию и гром. Кучево-дождевые облака очень высоки и часто распространяются на разных слоях неба.

Как различить в небе кучевые, высококучевые и перисто-кучевые облака?

Различить эти типы облаков можно с помощью руки. Протяните руку в сторону облака и сожмите пальцы в кулак. Если облако будет больше, чем кулак - это кучевое облако.

Если облако меньше, чем кулак, отведите в сторону большой палец. Когда облако больше пальца - это высококучевое, а если оно меньше - это, скорее всего, перисто-кучевое облако.

Почему облака белые?

Облака белые, потому что капли внутри них больше, чем частицы в вокруг. Это делает капельки облаков способными рассеивать и разбивать свет на различные цвета, которые затем объединяются в белый цвет.

Облака выглядят серыми, когда становятся достаточно плотными, чтобы не пропускать солнечные свет.

Что такое конденсационный след от самолета?

Конденсационный след образуется, когда самолеты проходят через прохладный воздух. Выброс теплого, влажного воздуха из выхлопной трубы самолета вызывает на своем пути облачную тропу.

Как определить погоду по облакам?

Сложно точно предсказать погоду с помощью облаков, однако по некоторым признакам это можно сделать! Если облака высокие, темные и покрывают все небо, дождь будет продолжительный. В случае, когда большая часть неба голубая, можно ожидать небольшой дождь.

Если кучевые облака становятся все выше и выше, вы можете наблюдать резкие ливни вечером или даже гром и молнию. Однако это зачастую происходит в жаркие и влажные дни.