Как образуются облака

Облака

Белоснежные, пушистые, плавно плывущие по небу облака красивы и необычны. Неотрывно любуешься ими, выискивая причудливые образы и формы. Атмосферные образования бывают разными по форме, величине, цветовой гамме, располагаются на разном расстоянии от планетарной поверхности. Воспринимаются как привычное явление, хотя не все знают причины их образования и виды. Ученые активно изучают атмосферное явление, с очередным исследованием получают новые интересные факты.

Что такое облака?

Облака – скопившиеся в атмосфере мельчайшие капли воды и ледяные кристаллы, являющиеся результатом конденсации водяного пара. Аналогичные образования, прилегающие к земной поверхности, называются туманом.

Облаками покрыта почти половина приземного атмосферного слоя. Окружающая планету облачная масса несет более 100 тонн воды, является существенной частью планетарного водного круговорота. Водяная взвесь перемещается в воздушном пространстве на сотни километров, обеспечивая распределение влаги на Земле.

Облако весит меньше окружающего воздуха, благодаря чему плывет по небу. Скорость перемещения обуславливается активностью ветра.

Белизна атмосферного объекта объясняется тем, что составляющие его структуру водяные капли крупнее окружающих атмосферных частиц. Капля, формой приближаясь к треугольнику, способна разделять проходящий сквозь нее световой луч на основные цвета, объединяющиеся в белый поток. Белый цвет превращается в серый, когда скопление капель уплотняется настолько, что прекращает пропускать световые лучи.

Продолжительность существования облаков определяется степенью влажности воздуха. При невысокой влажности испарение протекает интенсивно, облачная масса быстро иссякает (за 10 – 20 минут). Воздух с достаточной влажностью обеспечивает длительное существование водяной взвеси. Достигнув определенной плотности скопления, капли воды выпадают осадками.

Как образуются облака?

Капли воды, формирующие облачную структуру, поднимаются с поверхности суши и океана с теплыми потоками воздуха. Главная причина образования облаков – испарение. Оно активнее с океанов, годовая величина достигает 400 тысяч км 3 , а с суши меньше в 4 раза.

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

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

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

  • выше -10°C – влага остается жидкой;
  • от -10 до -15°C – состояние смешанное (присутствуют капли и лед);
  • ниже -15°C – влага превращается в кристаллы.

Какие бывают облака?

Образуются облака в тропосфере – нижнем слое атмосферы, занимающем пространство в 10 км от земной поверхности в полярных широтах, 12 км – в умеренных, 18 км – в тропиках. Редкие виды существуют выше тропосферы (на расстоянии от 20 до 80 км от планетарной поверхности).

Классификация облаков включает 4 вида:

  • верхнего яруса;
  • среднего;
  • нижнего;
  • вертикального развития.

Структуры верхнего яруса формируются на высоте 6 – 18 км, из них не выпадают атмосферные осадки:

  1. Перисто-слоистые. Полупрозрачная пелена, состоящая из частиц льда, иногда чуть волнистая. Сквозь нее легко проходят солнечные лучи.
  2. Перисто-кучевые. Ими становятся кучевые, сформировавшиеся в высоком тропосферном слое. Включают только ледяные частицы. Визуально похожи на покрывающую небо чешую.
  3. Перистые. Самые высокие, занимают высший тропосферный слой. Характеризуются тонкой структурой, кажутся размазанными по небу. Внешне напоминают перья. В составе исключительно ледяные кристаллы.

Скорость перемещения объектов верхнего слоя обуславливается преимущественно активностью ветра, составляет от 10 до 200 км/ч.

Виды облаков среднего яруса характеризуются смешанным составом: водяные капли (преобладают в теплые месяцы) и ледяные кристаллы (в холодные месяцы). Образуются на высоте 3 – 6 км, в тропиках поднимаются до 8 км:

  1. Высокослоистые. Выглядят прозрачнее и воздушнее слоистых. Практически не являются препятствием для солнечных лучей.
  2. Высококучевые. По объему гораздо меньше кучевых. Выглядят параллельно простирающимися полотнами, округлыми, валообразными, хлопьеобразными образованиями. Цвет белый и сероватый, отдельные участки темно-серые.

Объекты среднего слоя способны образовывать осадки, но из-за значительного расстояния выпадающая влага не достигает земной поверхности, испаряется при падении (вирга). Описанный вид облачности всегда предвещает пасмурную погоду.

Образования нижнего яруса занимают высоту до 2 км. В теплые месяцы включают капли воды, в холодные – льдинки и снежинки. Выглядят плотной, низко висящей массой преимущественно серого цвета:

  1. Слоистые. Равномерная, серая, низко расположенная масса, закрывающая от земного наблюдателя вышерасположенные облака. Бывает источником мелкого дождя, при опускании к земной поверхности становится туманом.
  2. Слоисто-кучевые. Распавшиеся слоистые или соединившиеся кучевые.
  3. Слоисто-дождевые. Становятся причиной продолжительного мелкого или умеренного дождя, снегопада. Захватывают средний слой тропосферы.

К облакам вертикального развития, устремленным преимущественно вертикально, захватывающим высокие и низкие тропосферные слои, относятся:

  1. Кучевые. Напоминают гигантские ватные шары. Располагаются ниже всех вышеописанных видов, рождаются на высоте от 800 м над земной поверхностью. Предвещают ясную спокойную погоду. При определенных факторах превращаются в грозовые тучи. При резком ветре разрываются.
  2. Кучево-дождевые. Мощные формирования, самые низкие, визуально напоминают гигантские башни и глыбы. Значительно вытянуты в вертикальном направлении, шапка находится в 12 – 14 км от земли. Верхняя часть содержит ледяные кристаллы, нижняя – воду. Появляются при стремительном подъеме влажной воздушной массы, верхняя облачная часть замерзает, тяжелеет, устремляется в направлении ветра. Приносят ливни с грозами, град. Выпадение осадков обильное, но кратковременное.

Помимо основных типов облаков, существуют редкие и необычные разновидности:

  1. Перламутровые. Состоят из частиц льда, возникают в высоких слоях атмосферы (до 30 км над землей).
  2. Серебристые. Находятся на расстоянии до 80 км над планетарной поверхностью. Наблюдаются до восхода и заката.
  3. Облака-шапки. Слоистые, горизонтально расположенные образования в высоких атмосферных слоях. Обычно образуются над кучевыми и дождевыми облаками из пепельного или дымового выброса при вулканическом извержении.
  4. Линзовидные (лентикулярные). Формирования необычной формы, зависающие над горными вершинами, не движущиеся при сильном ветре.
  5. Двояковыпуклые. Редкий вид, вызывающий удивление у очевидцев. Небо угрожающе нависает бугристым полотном. Кажется, готово рухнуть на землю.

Отдельным техническим видом следует назвать конденсационный самолетный след. Белая полоса появляется в небе, когда летательный аппарат пересекает область холодного воздуха. Теплая воздушная струя, выбрасываемая из выхлопной системы, оставляет тонкую облачную дорожку.

Чем отличается облако от тучи?

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

Разницу между тучей и облаком установить несложно:

  1. Облака белые и серых оттенков в зависимости от плотности. Тучи темно-серые, иногда почти черные от накопившейся влаги.
  2. Туча формируется, когда плотность водяных капель становится слишком высокой, и удержание влаги во взвешенном состоянии невозможно.
  3. Тучи не бывают перистыми, поскольку обязательно несут осадки.
  4. Из-за высокой концентрации водяного пара тучи задерживают солнечные лучи.

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

Как образуются облака? Типы облаков с описанием и фото

  1. Из чего состоят облака?
  2. Как формируются облака?
  3. Как облака парят по небу?
  4. Где встречаются облака?
  5. Почему облака разные?
  6. Кучевые облака
  7. Слоистые облака
  8. Слоисто-кучевые облака
  9. Высокослоистые облака
  10. Высококучевые облака
  11. Перистые облака
  12. Перисто-кучевые облака
  13. Перисто-слоистые облака
  14. Слоисто-дождевые облака
  15. Кучево-дождевые облака
  16. Как различить в небе кучевые, высококучевые и перисто-кучевые облака?
  17. Почему облака белые?
  18. Что такое конденсационный след от самолета?
  19. Как определить погоду по облакам?

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?

Все основные типы облаков парят в тропосфере; это самая низкая часть атмосферы, 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.

Читайте также  Как сделать каркас куклы

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 синем небе 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.

Облака — что такое облако, виды облаков и как они образуются

Облака … мы встречаемся с ними каждый день. Про облака — кратко и доступно.

Что такое облако

Каждый раз, подняв голову к небу, по количеству, форме и цвету облаков мы пытаемся или сделать прогноз погоды, или просто любуемся их красотой.

Приведем несколько точных определений.

Облака — это …

Научно-технический энциклопедический словарь

ОБЛАКА, видимая масса частиц воды или кристаллов льда, взвешенных в нижних слоях атмосферы. Облака образуются, когда вода, находящаяся на поверхности Земли, превращается в пар в процессе ИСПАРЕНИЯ. По мере подъема в атмосферу пар охлаждается и конденсируется вокруг микроскопических частиц солей и пыли, превращаясь в капли. Там, где температура атмосферы низкая (ниже температуры замерзания воды), капли превращаются в лед. Облака подразделяются на 10 видов.

Научно-технический энциклопедический словарь

География. Современная иллюстрированная энциклопедия

Облака — скопления взвешенных в атмосфере продуктов конденсации водяного пара – капель воды, ледяных кристаллов или их смеси; основной источник осадков, выпадающих на поверхность Земли при укрупнении облачных частиц. Содержание сконденсированных частиц в облаках составляет от нескольких сотых долей грамма до нескольких граммов на 1 м³ облачного воздуха. Облака играют важнейшую роль в климатической системе, отражая солнечную радиацию в космос и препятствуя тем самым прогреву приземных слоёв атмосферы.

География. Современная иллюстрированная энциклопедия. — М.: Росмэн. Под редакцией проф. А. П. Горкина. 2006

Военно-морской Словарь

Облака (Clouds) — скопление мельчайших водяных капелек, ледяных кристалликов или снежинок, взвешенных в воздухе на большей или меньшей высоте. Мельчайшие капельки, из которых состоят облака, выделяются при охлаждении влажного воздуха, что происходит главным образом при поднятии воздушных масс снизу вверх в результате конвекции (кучевые и ливневые облака), при восхождении теплых потоков воздуха на теплых и холодных фронтах (слоисто-дождевые, ливневые и некоторые облака более высоких ярусов) и при смешении теплого влажного воздуха с холодным при ветрах (слоистые облака).

EdwART. Толковый Военно-морской Словарь, 2010

Большая советская энциклопедия

Облака — атмосферные, скопление в атмосфере продуктов конденсации водяного пара в виде огромного числа мельчайших капелек воды или кристалликов льда либо тех и других. Аналогичные скопления непосредственно у земной поверхности называется Туманом. Обл. — существенный погодообразующий фактор, определяющий формирование и режим осадков, влияющий на тепловой режим атмосферы и Земли и т.д. О. покрывают в среднем около половины небосвода Земли и содержат при этом во взвешенном состоянии до 109 тонн воды. О. являются важным звеном Влагооборота на Земле, они могут перемещаться на тысячи км, перенося и тем самым перераспределяя огромные массы воды.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978

Обл., как и многие другие, связанные с водой явления и формы, имеют романтическую ауру и мифологию … Они всегда были и будут неисчерпаемым источником вдохновения для многих художников, поэтов и просто мечтателей.

Тем не менее, в данном материале речь пойдет, в большей степени, про их физическую суть, о физических свойствах и видах.

В отличие от поэзии физика наука прозаичная, строгая :) и дает облакам определение в соответствии с установленными канонами академической науки, и определяет обл. как скопление «облачных элементов» — капелек воды и кристалликов льда, которые образовались в процессе конденсации.

Как облака образуются

Водяной пар, благодаря воздушным потокам, поднимающимся с поверхности Земли, попадает в верхние слои атмосферы, где и превращается в облако в результате процесса конденсации. Процесс восхождения пара является следствием различия температур в разных слоях атмосферы, температура атмосферы в верхних слоях существенно ниже, чем у поверхности земли. Для успешного образования обл., в самом начале процесса, требуются мельчайшие частицы пыли, которые обеспечивают молекулам воды базу и к которым они могли бы «прикрепиться». Эти мельчайшие частицы называют конденсационными зернами. При температуре выше -10 градусов по Цельсию обл. состоят из капельных элементов, при температуре от -10 до -15 смешанные (капельные и кристаллические), а при ниже -15 градусов состоят из кристаллических элементов.

Обл. покрывают порядка 40% поверхности Земли и содержат приблизительно 10 в десятой степени тонн чистейшей воды. Температура более трети, от всей воды содержащейся в облаках отрицательная.

Несмотря на кажущееся многообразие, обл. классифицируются на несколько видов и типов.

Виды облаков — кучевые облака, перистые, слоистые, дождевые …

Cirrus (Ci) — перистые; Cirrostratus (Cs) — перисто — слоистые; Cirrocumulus (Cс) — перисто — кучевые; Altostratus (As) — Высоко — слоистые; Altocumulus (Ac) — высоко — кучевые; Nimbostratus (Ns) — слоисто-дождевые; Stratocumulus (Sc) — слоисто — кучевые; Stratus (St) — слоистые; Cumulus (Cu) — кучевые; Cumulonimbus (Cb) — кучево — дождевые.

Морфологическая классификация, в зависимости от высоты расположения нижней границы облака и его внешнего вида:

Обл. верхнего яруса — нижняя граница более 6 км:

  • Перистые, Cirrus (Ci);
  • Перисто — слоистые, Cirrostratus (Cs);
  • Перисто — кучевые, Cirrocumulus (Cс).

Среднего яруса — нижняя граница от 2 до 6 км:

  • Высоко — слоистые, Altostratus (As);
  • Высоко — кучевые, Altocumulus (Ac);
  • Слоисто-дождевые, Nimbostratus (Ns).

Нижнего яруса — нижняя граница менее 2 км:

  • Слоисто — дождевые, Nimbostratus (Ns);
  • Разорвано — дождевые, Fractonimbus (Fr nb);
  • Слоисто — кучевые, Stratocumulus (Sc);
  • Слоистые, Stratus (St);
  • Разорвано — слоистые, Fractostratus (Fr st) .

Обл. вертикального развития (облака конвекции) — нижняя граница менее 2 км:

  • Кучевые, Cumulus (Cu);
  • Мощно — кучевые, Cumulus congestus (Cu cong);
  • Кучево — дождевые, Cumulonimbus (Cb).
Читайте также  Как создать xml документ

Генетическая классификация, по условиям образования:

Кучевообразные обл.:

  • Кучевые облака;
  • Мощно — кучевые обл.;
  • Кучево-дождевые;
  • Высоко — кучевые хлопьевидные или башенкообразные;
  • Перисто — кучевые обл.

Слоистообразные обл.:

  • Слоисто — дождевые обл.;
  • Разорванно — дождевые;
  • Высоко — слоистые;
  • Перисто — слоистые обл.

Волнистообразные обл.:

  • Слоистые;
  • Слоисто-кучевые;
  • Высоко-кучевые и перисто-кучевые обл.

Так же встречаются более редкие виды обл. — перламутровые облака и серебристые, которые располагаются на высотах 20-25 км и 70-80 км соответственно.

Шесть типов облаков, которые нужно знать – и что они рассказывают о погоде

Современные прогнозы погоды основаны на сложных компьютерных симуляциях. Эти симуляции используют физические уравнения, описывающие атмосферу, включая движение воздуха, солнечное тепло, формирование облаков и дождя. Постепенное улучшение прогнозов со временем означает, что сегодняшние пятидневные прогнозы настолько же точны, насколько 20 лет назад были точны трёхдневные.

Но вам не нужен суперкомпьютер для предсказания того, как изменится погода у вас над головой в ближайшие несколько часов – подобные приметы известны в разных культурах уже много тысяч лет. Следя за небом и обладая некоторыми знаниями по формированию облаков, можно предсказать, будет ли дождь.

Более того, небольшое понимание физики формирования облаков подчёркивает сложность атмосферы и проливает свет на причины того, почему предсказание погоды на срок, больший, чем несколько дней, оказывается такой сложной задачей.

Вот шесть видов облаков, которые можно увидеть, и то, как они могут помочь вам понять погоду.

1) Кучевые облака


Небольшие белые пушистые облака

Облака появляются, когда воздух охлаждается до точки росы, температуры, при которой воздух уже не справляется с содержащимся в нём водяным паром. При этой температуре водяной пар конденсируется и формирует капельки жидкой воды, которые мы видим, как облако. Чтобы это произошло, воздух необходимо заставить подняться в атмосфере, или же влажный воздух должен войти в контакт с холодной поверхностью.

В солнечный день лучи греют землю, которая греет воздух, расположенный прямо над ней. Нагретый воздух благодаря конвекции поднимается вверх и формирует кучевые облака. Эти облака «хорошей погоды» похожи на вату. Если посмотреть на небо, заполненное кучевыми облаками, можно увидеть, что у них плоское дно, расположенное на одном уровне для всех облаков. На этой высоте воздух, поднявшийся с уровня земли, охлаждается до точки росы. Из кучевых облаков дождь обычно не идёт – а значит, погода будет хорошей.

2) Кучево-дождевые облака

Небольшие кучевые облака дождём не проливаются, но если они увеличиваются и растут по высоте, это признак того, что скоро будет сильный дождь. Это часто случается летом, когда утренние кучевые облака днём превращаются в кучево-дождевые.

Недалеко от земли кучево-дождевые облака чётко оформлены, но с высотой они начинают становиться более дымчатыми по краям. Такой переход указывает на то, что облако состоит уже не из капель воды, а из кристаллов льда. Когда порывы ветра выдувают капли воды за пределы облака, те быстро испаряются в более сухом окружении, из-за чего у водяных облаков очень резко очерчены края. Ледяные кристаллы, выносимые за пределы облака, не испаряются так быстро, из-за чего края такого облака выглядят более дымчатыми.

Кучево-дождевые облака часто имеют плоскую верхушку. Внутри такого облака происходит конвекция воздуха, и он постепенно охлаждается, пока не достигнет температуры окружающей атмосферы. В этот момент он теряет плавучесть и уже не может подниматься выше. Вместо этого он распространяется в стороны, образуя характерную форму наковальни.

3) Перистые облака


Перистые облака могут знаменовать приближение тёплого фронта и дождя

Перистые облака формируются в очень высоких слоях атмосферы. Они дымчатые, поскольку полностью состоят из кристаллов льда, падающих в атмосфере. Если перистые облака переносят ветра, движущиеся с разными скоростями, они приобретают характерную загнутую форму. И только на очень больших высотах или на высоких широтах перистые облака выдают дождь, достигающий земли.

Но если вы заметили, что перистые облака начинают покрывать большую площадь неба, становятся ниже и толще, то это верный признак приближения тёплого фронта. В тёплом фронте встречаются тёплые и холодные воздушные массы. Более лёгкий тёплый воздух поднимается над холодным, что приводит к формированию облаков. Опускание облаков говорит о приближении фронта, и о том, что в следующие 12 часов пойдёт дождь.

4) Слоистые облака


Слоистые облака: мрачно

Слоистые облака – низко расположенная, непрерывная облачная простыня, покрывающая небо. Слоистые облака формируются медленно восходящим воздухом или несильным ветром, покрывающим влажным воздухом холодную землю или поверхность моря. Слоистые облака тонкие, поэтому, несмотря на мрачную картину, дождь из них вряд ли пойдёт, максимум небольшая морось. Слоистые облака идентичны туману, поэтому, если вы когда-нибудь шли по горной местности в туманный день, вы находились внутри облака.

5) Лентикулярные облака

Два последних типа облаков не помогут вам предсказывать погоду, но дадут первичное представление о чрезвычайно сложных движениях атмосферы. Гладкие и линзообразные лентикулярные облака формируются, когда воздух выдувается вверх и через горную гряду.

Перевалив через гору, воздух спускается до прежнего уровня. В это время он разогревается и облако испаряется. Но он может проскочить и дальше, в результате чего воздух вновь поднимется вверх и сформирует ещё одно лентикулярное облако. Это может привести к появлению цепочки облаков, простирающихся далеко за границы горной гряды. Взаимодействие ветра с горами и другими особенностями поверхности – одна из множества деталей, которые необходимо учитывать в компьютерных симуляциях для получения точных предсказаний погоды.

6) Кельвина — Гельмгольца

И, наконец, мои любимые. Облака Кельвина – Гельмгольца напоминают ломающуюся океанскую волну. Когда воздушные массы на разных высотах двигаются по горизонтали с разными скоростями, их состояние становится нестабильным. Граница между воздушными массами начинает покрываться рябью и формирует крупные волны.

Такие облака встречаются довольно редко – лично я видела их единственный раз над Ютландией, западной Данией – поскольку мы можем наблюдать этот процесс в атмосфере, только если в нижней воздушной массе есть облако. Тогда оно может обрисовать ломающиеся волны и обнаружить запутанные движения, происходящие у нас над головой, которые обычно не видны.

Почему облака белые, а тучи чёрные?

Туча или облако?

Слово «туча» — бытовое, в науке говорят только об облаках. Разница между белыми и серыми облаками определяется так называемой оптической толщей — числом капелек воды на пути солнечных лучей сквозь облако.

Если капелек немного, они беспорядочно меняют направление солнечного света, но почти не снижают его интенсивность. Свет становится рассеянным, как от лампочки с матовым покрытием. Если же капелек воды в облаке много, то значительная часть света поглощается и получается мрачная туча.

Видео

Как образуются облака?

Как было сказано выше, облака образованы капельками водяного пара. Ежедневно с поверхности океанов, морей, озер и рек, да и просто с поверхности земли испаряются десятки тысяч тонн воды. Вначале эта вода находится в теплых слоях воздуха, расположенных близко к поверхности.

Этот теплый воздух, согласно законам физики, поднимается вверх, но чем больше он удаляется от земли, тем больше остывает. Молекулы воды, теряя энергию, начинают переходить из газообразного состояния в жидкое, конденсируясь в виде капель.

Но так как поднявшийся вверх воздух является более разреженным, чем нижний слой, находящийся возле поверхности, то капли воды не могут сконденсироваться до достаточно крупных размеров и остаются в атмосфере в виде взвеси, мельчайшего аэрозоля из жидких или твердых ледяных частиц. Это и есть облака. Специалисты утверждают, что вода в них нередко присутствует в обоих состояниях одновременно – и в виде капель, и в виде льдинок.

Как образуется мираж

Облако образуется, когда теплый воздух поднимается вверх. Этот горячий восходящий воздушный поток называется термик. На нем парят птицы и планеры.

Термик можно увидеть, если жарким днем посмотреть на асфальтированную дорогу. Кажется, что воздух над асфальтом подрагивает, а дорога будто покрыта лужами. Это явление называется мираж.

Мираж можно увидеть, когда встречаются горячий и холодный воздух, у которых разная плотность. На границе сред с разной плотностью луч света преломляется, и мы видим мираж.

Облака — это не просто ватные клочья, которые закрывают солнце. Они не менее прекрасны, чем звезды. Прочитав эту книгу, вы убедитесь сами.

Виды облаков

Существует несколько типов облаков, отличающихся структурой и внешним видом. Причем каждый класс парит над землей на определенной высоте.

В пределах 3 км над уровнем моря можно наблюдать кучевые, слоистые и дождевые облака. Они могут похвастаться высокой плотностью. Выше находятся различные виды перистых скоплений, обладающих структурой волокон.

Интересный факт: кучевые облака обычно не поднимаются выше 2 км над уровнем моря из-за большого веса водных частиц. До того, как они окажутся высоко, осадки начинают выпадать.

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.

Читайте также  Как сделать скриншот на iPad

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 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).

Интересные факты о Луне16942 4.88 4

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.

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.

Почему образуются облака?

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

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

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

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

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

Формирование облаков в результате конвекции

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

где H измеряется в метрах.

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

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

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

Формирование облаков над тёплым атмосферным фронтом

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.

Формирование облаков над холодным атмосферным фронтом

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

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

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: