Облаците са резултат от кондензация на водни пари. Те играят важна роля в процесите на преразпределение на влагата на Земята.
Облачна композиция
В зависимост от състава се разделят на 3 групи:
- Вода - изцяло съставена от капки вода (над -10 ℃). При минусови температури капчиците се охлаждат.
- Лед или кристален - изцяло съставен от ледени кристали (под -15 ℃).
- Смесена - смес от ледени кристали и капки вода (от -10 до -15 ℃).
Капки вода и кристали се наричат облачни елементи. Размерът на капките варира значително. Те се определят с помощта на метода на микрофотографията (създаване на снимки с голямо увеличение).
Когато облакът едва започва да се образува, диаметърът на капчиците в него варира между 5-50 микрона (1 микрон = 0,001 мм). На етапа на развитие на облаците капчиците стават по-големи - от 50 до 200 микрона в диаметър. Те започват да падат малко по малко, докато в метеорологията говорят за ситен дъжд - дъжд. В бъдеще капките могат да се трансформират в дъждовни капки с диаметър от 500 до 5000 микрона.
Интересен факт: облаците изглеждат леки и „въздушни“, но в действителност теглото на голям облак е около 1 тон.
Кристалите имат различни форми и размери в зависимост от влажността и температурата на въздуха. Повечето се наричат завършени и приличат на шестоъгълна призма по форма. Ако височината на такъв кристал е малка в сравнение с основата, това е плоча. Противоположни кристали са ледени колони. Намерени са също елементи със сложна форма, с игла.
По този начин водните капчици са с малки размери, но плътността им в състава на облака е няколкостотин на 1 см³. Кристалите, напротив, са по-големи, но са по-малко плътни - до 100 на 10 см³.
Друга важна характеристика е съдържанието на вода - това е количеството вода, което се съдържа в 1m³ облак. Средно съдържание на вода:
- облаци с малки капки - до 1 g / m³;
- кумулус - 2 g / m³;
- кумулонимбус - 4-5 g / m³;
- кристален - до 0,02 g / m³;
- смесено - 0,2-0,3 g / m³.
Как се образуват облаци?
Образуването на облаци е сложен процес, всички етапи на който са тясно свързани. Облаците могат да се образуват на всякаква ширина.
Облачно образуване
Облакът възниква поради прехода на водната пара в течно или твърдо състояние - кондензация. Тя се появява по две причини: понижаване на температурата и повишаване на абсолютната влажност. Най-често и двата фактора присъстват едновременно.
Понижението на температурата се обяснява с покачването на въздушните маси, както и с хоризонталното им движение (адвекция). По този начин топъл въздух е над студената повърхност на земята. Въздушните маси се покачват поради няколко причини:
- конвекция;
- топография;
- циклони;
- образуване на атмосферни фронтове.
Когато земната повърхност се нагрява интензивно от слънчева светлина, топлината се прехвърля във въздуха. Настъпва конвекция - нагретият въздух се издига бързо и започва да се охлажда на височина. Съдържа водна пара. Има концепция за точка на оросяване - това е температурата, при която водната пара достига точка на насищане и започва да се кондензира.
Височината, с която започва процесът на превръщане на парата в капки роса, е долната граница на облака, която образува, или нивото на кондензация. В този случай нагрятият въздух продължава да тече от повърхността на земята. Пресича долната граница и кондензът се получава на по-високо ниво. Така облакът се увеличава на височина. Горната му граница обикновено се изразява неразривно, нарича се нивото на свободна конвекция.
Интересен факт: понякога се появяват възвишения по пътя на въздушните течения. По време на тяхното преодоляване въздушните маси се издигат.Такива облаци са с орографски произход. Тяхната височина се определя от височината на препятствието.
Циклонът е въздушна маса под формата на атмосферен вихър. Въздушните маси се въртят към центъра на вертикалната ос на циклона. Поради това настъпват спада на налягането - въздушните потоци интензивно се покачват. Те могат да достигнат горните граници на тропосферата и да образуват голям брой слоести, дъждовни, купестови облаци и техните разновидности. Такива облаци винаги носят валежи.
Влиянието на атмосферните фронтове върху облаците
Атмосферният фронт се образува в резултат на конвергенцията на масите от топъл и студен въздух. В този случай облаците могат да се появят както на топъл, така и на студен фронт. Образуването на топъл облак става по-интензивно.
По време на сблъсък на въздушни маси топлите потоци се движат нагоре - по нежна линия на отдръпване на студени потоци или по фронталната повърхност. Докато въздухът се движи почти хоризонтално (с леко отклонение нагоре), се образуват облаци от възходящо плъзгане. Такива облаци се отличават с малката си височина и значителната дължина в хоризонтална посока - до стотици километри.
Кумуласните облаци се образуват над студен атмосферен фронт. Когато топлите въздушни маси се плъзгат нагоре, студеният ход се движи точно под тях.
Как облаците се извисяват по небето?
Облаците са по-леки от въздуха. Те са разположени на различни височини. Облаците се движат по небето поради движението на въздушните маси, потоците на вятъра.
Интересен факт: Движението на облаците в противоположни посоки е невероятно, но разбираемо явление. Това се дължи на факта, че облаците не са непрекъснати и се движат заедно с въздушните течения. В същото време посоката и скоростта на вятъра се променят с височина.
Къде са открити облаците?
Всяка група облаци има определена зона на местоположение, което зависи от времето на годината. И така, през пролетта и лятото (в умерените ширини) водните облаци заемат долната част на тропосферата (долният слой на атмосферата, горната граница на която е разположена на надморска височина от 6-20 км). Смесените облаци заемат средния слой на тропосферата, докато кристалните облаци заемат горния. С настъпването на есента-зимата в долната тропосфера могат да се появят ледени облаци.
Съществува и класификация на облаците, според която те са разделени на семейства и родове. Всяко семейство има свой собствен ред:
- Облаци на вертикално развитие (конвекция).
- Долният слой е до 2 км.
- Средната степен е от 2 до 6 км.
- Горната част е от 6 до 13 км.
Видове облаци
Има 10 основни рода или видове облаци, които се различават по външен вид, форма и други параметри.
Кумуловидни облаци
Различава се по плътност, ярко бял нюанс. Разработен във вертикална посока. Горната част има кръгла форма. Те се формират като правило в неутрални или студени въздушни маси. Дебелина - 1-2 или 3-5 км.
Слоести облаци
Структурата напомня на мъгла поради хомогенност, но заема височина 100-400 м. Най-често небето е напълно покрито, понякога се наблюдават пропуски. Средната дебелина е десетки, стотици метра.
Стратокумулни облаци
Те се различават по сив нюанс и се състоят главно от вода. Те могат да бъдат представени под формата на непрекъсната маса или вълни, разделени от слънчевите лъчи. Дебелина - 200-800 м.
Altostratus
Външно приличат на воал от сиво, понякога със синкав оттенък. Може да има хомогенна или слабо изразена структура. Съставът е доминиран от кристали, охладени капки.
Алтокумулни облаци
Характерно за топлия сезон. Може да има бял, сив, син оттенък. Те придобиват формата на чинии, разкъсани люспи, между които лъщят слънчевите лъчи. Във височина те се простират на няколкостотин метра. Понякога те се превръщат в мощен кумул.
Облаци на шпиндел
Множество елементи от цитруси (нишки, парчета, хребети), удължени.Те имат влакнеста структура и възможното присъствие на копринен блясък. Те са разположени на голяма надморска височина и са съставени от кристали.
Доминират големи кристали, които забележимо падат надолу. Следователно облаците на цирруса се характеризират със значителна вертикална степен и неравномерна посока на нишките.
Облаци на циркула
Те имат сферична удължена форма, намерени на височина 6 км. Характерна особеност е липсата на сенки. Възможно е и оцветяването на краищата под формата на дъга. Образува се от кристали.
Облаци на кръстоносци
Представена под формата на бял нюанс с хомогенна структура. Добре полупрозрачен от слънце и лунна светлина. Може да е мъгливо или влакнесто.
Интересен факт: С участието на облаци от цирострат често се среща явление, наречено ореол или ореол. Това е атмосферно явление с оптичен характер, което представлява сияние около източник на светлина. Тя възниква поради факта, че лъчите светлина, преминаващи през облака, се пречупват от кристали. Ореолът по-често приема формата на кръг, полукръг, стълб от светлина и т.н.
Дъждовни облаци
Плътен слой от тъмно сиво. Дебелината достига няколко километра. По време на периода на валежи изглежда хомогенно. В почивките стават хетерогенни.
Кумулонимбус облаци
Те се отличават с плътност, вертикално развитие, обилни валежи с гръмотевици, градушка. Образува се от големи кумолни облаци. Те могат да бъдат събрани в дълъг ред - линия на шквали.
Как да различим облаците от кукумус, Алтокумул и Цирокумулус в небето?
Кумулният облак има изразена форма, голям размер. Дебелината му обикновено съответства на или надвишава нейната ширина. Алтокумулните облаци са малки и разпръснати по небето (най-често се появяват през пролетта и лятото). Облакът на циркула е тънък, наподобяващ вълна или пулсации поради множество завои.
Редки видове облаци
Ако кумулът, цирусът и други облаци са често срещани, тогава виждането на сортовете, описани по-долу в небето, може да се счита за късмет.
Сутрешна Глория
Ниско разположени атмосферни вълни, които най-често се наблюдават в северната част на Австралия (Carpentaria Bay). Все още експертите не могат да определят точната причина за образуването на такива облаци. Те се простират на дължина от стотици километри, разположени на височина 100-200 m.
Буря яка
Друго име е брутен облак. Това е и общоприетото име за определено разнообразие от кумулонимбус облаци, наподобяващи дълъг вал във форма. Често гръмотевична яка се образува на границата на атмосферните фронтове на надморска височина от 100 до 2000 м. Тя носи със себе си баражи, душове, гръмотевични бури и спада на налягането близо до повърхността на земята. Сутрешната глория се счита за най-рядкото разнообразие от яростни бури.
Fallstreak ефект
Когато се появи празнина в непрекъснат слой от облаци Altocumulus или Cirrocumulus, това е ефектът Fallstreak. Големи дупки се появяват в резултат на падащи ледени кристали. Те се формират в горните нива или дори в изгорелите газове на летящ самолет.
При спазване на няколко условия (температура на въздуха, влажност, преохладени капки вода), кристалите по време на падането поглъщат вода и увеличават размера си. Водата в облака се изпарява и се образува пропаст.
Лентикуларни облаци
Лентикуларните (лещовидни) облаци не се движат по небето, независимо от силата на вятъра. Те възникват между два въздушни слоя или на гребена на въздушните вълни. Стабилността се дължи на факта, че процесите на кондензация и изпаряване протичат непрекъснато във вълнови потоци. Често се намира в близост до планински вериги на надморска височина 2-15 км.
Облаци на Калвин Хелмхолц
Те приличат на морски вълни и се образуват, когато два въздушни слоя се движат с различна скорост. В този случай горният слой се движи по-бързо, долният - по-бавно.По-често се среща при силни ветрове и променяща се плътност на въздуха.
Гъбен облак
Облакът във формата на гъби се образува не само в резултат на ядрени или термоядрени експлозии. Впоследствие може да се образува при обикновена експлозия, при условие че няма различна намеса (например вятър). Това включва и експлозии, причинени от падане на метеорит, изригване на вулкан.
Сребристи облаци
Това рядко явление има няколко имена. Сред тях са нощните светещи облаци. Факт е, че те могат да се разглеждат само при условие на дълбок здрач или по време на слънчево затъмнение. Тези облаци са разположени доста високо - средно на надморска височина от 82 км. Проучването им е проведено не само от Земята, но и с помощта на ракетни сонди.
Интересен факт: голям принос за изследването на сребърните облаци направи руският астроном - Витолд Цераски. Доказано е, че това явление е характерно не само за Земята, но и за други планети, например Марс. През 2007 г. стартира спътникът на НАСА AIM, сред чиито задачи е изследването на сребърните облаци.
Облаци медузи
Облаците получиха това име поради сходството във форма с медузи. Те се образуват на места, където се сблъскват влажният (от Голфстрийм) и сух (атмосферен) въздух. Долната част, наподобяваща пипала, се образува поради изпускане, но моментално изпаряване на капки.
Облачни облаци
Облаци с характерна сумчаста структура. Всяка клетка е с размер около 500 метра. Те се считат за много редки (открити няколко пъти за 10 години) и се образуват във връзка с тропически циклони.
Перла облаци
Образува се на надморска височина приблизително от 20 до 30 км. Много редки, но не могат да бъдат объркани с други видове облаци поради специфичния им цвят. Те се формират през зимно-пролетния период и са видими само преди изгрев или след залез.
Защо облаците са бели?
Облаците са бели поради високото съдържание на облачни елементи в тях - капки и кристали. Те отразяват слънчевите лъчи. Колкото по-малък е размерът на тези елементи, толкова по-бял изглежда облакът.
Каква е разликата между облак и облак?
В терминологията липсва понятието „облак“. Това е същия облак, но по-голям и по-тъмен цвят. За разлика от белия облак, облакът съдържа голямо количество влага поради високата плътност на водните капчици и носи валежи.
Защо облаците са бели и облаците сиви?
Облаците придобиват сиви и дори черни цветове, когато се гледат от земята, защото се характеризират с висока плътност. Те хвърлят сянка един върху друг и също така слабо предават слънчева светлина.
Интересен факт: ако летите точно над сивия облак, той ще изглежда бял - слънчевите лъчи падат отгоре.
Какво представлява кондензационната пътека от самолет?
Кондензна пътека е облак, създаден от човека или изкуствен. Възниква в резултат на кондензация на атмосферна влага, смесена с водна пара от отработените газове, които се отделят от двигателите на самолета. С течение на времето следата изчезва - нейните компоненти се изпаряват.
Как да определим времето от облаците?
Облаците не предоставят пълна информация за най-близките метеорологични условия, но въпреки това някои от тях могат да предсказват определени метеорологични явления:
- Кумулус - като правило, хубаво време без валежи.
- Кумулонимбус (по-гъст) - разположен ниско над земята, може да предвещава дъжд.
- Cirrus - постепенно се спуска по-ниско до повърхността на земята, може да показва валежи в следващите 12 часа.
- Слоести - рядко носят валежи поради малката дебелина.
Плътните тъмни облаци предвещават валежи. В този случай черното показва липсата на силни ветрове, кафеникаво означава възможността за силни ветрове, а сивото може да показва продължителен дъжд.
Процеси на утаяване
Валежите се образуват главно в тропосферата, тъй като има най-много водна пара.Мъгла се образува близо до земната повърхност в резултат на натрупването на продукти от конденз.
Валежите се образуват само в онези облаци, които са съставени от големи облачни частици (0,1-7 mm). Те стават тежки, не могат да се задържат в облака и изпадат под формата на валежи. Валежите се утаяват от облаците или се отлагат на повърхността от въздуха.
валежите:
- покритие - монотонен, дълъг;
- дрижене - неинтензивно, монотонно;
- дъждовните душове се характеризират с резки колебания.
Валежи на повърхността:
- роса;
- замръзване;
- лед (образуван върху всяка повърхност поради замръзване на валежите от частици);
- мокри снег (образуван само на повърхността на земята).
Некласифицирани валежи:
- ледени игли;
- Золиране (рядко явление под формата на големи водни мехурчета, които се появяват по време на гръмотевична буря).
Облачни методи на експозиция
Съвременната наука е открила някои начини за влияние върху облаците. По-специално, дисперсията на преохладени облаци, мъгла, ефектът върху облаците, носещи градушка. В този случай микроструктурата на облаците, както и тяхното фазово състояние, се променят изкуствено.
Например, за да се разпръсне преохладен облак, хладилни агенти или йодидни частици от ледообразуващи вещества се въвеждат в него от самолет. Тези вещества допринасят за образуването на голям брой кристали - плътността на водните капки намалява и облакът се разпръсква. За да повлияят на мъглата, се използват наземни инсталации от подобен характер.
Възможни са и изкуствени валежи, например по време на горски пожари. За да направите това, използвайки самолет, в облака се въвеждат реагенти - сребърен йодид или специални пиротехнически състави.