Очередная вылазка в нашу любимую глобальную сеть озадачила меня. Чем больше я читаю, тем больше понимаю, насколько самые простые и банальные вещи могут быть интересны.
Взять хотя бы облака. Кто в детстве не мечтал на них покататься? Мы верили, что это возможно. Ведь они наверняка мягкие и приятные на ощупь.
Позже, изучая физику, каждый из нас разочаровывался, когда узнавал природу облаков. Оказывалось, что облака – это не мягкое, пушистое и приятное. Это капельки воды или кристалики льда в атмосфере. Их еще часто называют облачными элементами. При чем, оказывается, при разных температурах состав облаков может быть разным. Облака состоят из капелек воды, если температура воздуха превышает?10 °C. Это обыкновенные дождевые облака. Если же она ниже таковай, но выще?15 °C, то в состав облаков входят как капельки, так и маленькие кристалики. Кстати сказать, именно такие облака посылают нам мокрый снег или снег с дождем. При температуре в облаке ниже?15 °C облако полностью состоит из кристалликов, которых превращаются в снежинки.
Однако, в облаке кристалики и капельки очень маленькие. А откуда же берутся огромные хлопья снега и крупные капли весеннего дождя? Все достаточно просто. Постепенно количесто элементов в облаке увеличивается. Элементы сливаются друг с другом, образуя капельки и снежинки. Облака возрастают и при достижении критической массы начинаю выпадать осадки.
Осадки обычно выпадают не из однородных облаков, а из тех, которые имеют смешанный состав хотя бы одного слоя. Это, например кучево-дождевые, слоисто-дождевые, высоко-слоистые. Хотя слабые осадки в виде мороси или слабого мелкого снега могут выпадать и из однородных облаков, например, из слоистых.
Чаще всего облака образуются и наблюдаются в нижнем слое атмосферы, именуемым тропосфера. Реже облака наблюдаюстя на высоте 20-25 километров. Такие облака получили особое название – перламутровые облака. Совсем редко облака забираются на высоту 70-80 километров. У них тоже есть свое название – серебристые.
Не смотря на огромное количество всевозможных причудливых форм облаков в трапосфере, классифицировать их достаточно просто. Даже по внешнему виду.
Перистые облака (Cirrus, Ci).
На вид, это, пожалуй, самые легкие и хрупкие облака. Они состоят из тоненьких белых ниточек или клочьеи. Такие облака всегда имеют форму вытянутых гряд. Это, пожалуй, самые высотные трапосферные облака. Наблюдатся обычно в верхних слоях трапосферы (от 3 до 18 км над землей, в зависимоти от широт). Эти облака примечательны тем, что по вертикали они могут иметь достаточно большое протяжение (от сотен метров до нескольких километров). Видимость внутри облаков не очень высокая: всего 150-500 метров.Причиной этого является то, что состоят такие облака из достаточно крупных кристаликов льда. Из-за этого они имеют заметную скорость падения. Однако из-за ветра мы видим не вертикальные полоски, а сдвинутые и причудливым образом искривленные нити перистых облаков.
Интересно, что такие облака часто движутся впереди теплой воздушной массы. Так же они часто сопровождают антициклоны. А иногда даже являются банальными остатками кучево-дождевых облаков.
Очень интересно, что появление таких облаков может свидетельствовать о предстоящем сильном проливном дожде примерно через сутки.
Перистые облака так же делятся на несколько подвидов.
Перисто-кучевые облака (Cirrocumulus, Cc).
Расположены эти облака так же высоко, как предыдущий вид. Из таких облаков мы никогда не увидем осадков. Интересно при этом, что при появлении таких облако можно смело сказать – через несколько часов возможна гроза с ливнем. А иногда и шторм.
Такие облака прозвали “барашками” за их причедливые формы в виде небольших групп или рядов шариков. Очень часто наблюдаются с перисто-слоистыми и перистыми.
Высота нижней границы чуть выше, чем у предыдущего вида. Она простирается примерно на 6-8 километрах от земли. Протяженность по вертикали достигает километра. Однако видимость внутри намного выше перистых облаков – от 5,5 до 10 километров.
Пи таких облаках наблюдается очень интересное явление – иридизация. Оно заключается в том, что края облаков приобретаю радужную окраску, что само по себе очень красиво.
Перисто-слоистые облака (Cirrostratus, Cs).
Эти облака состоят из кристаликов льда. Их очень легко узнать: они представляют собой однородную белесую пелену, заволакивающую небо. Появляются они обычно почти сразу после перистых собратьев. Хотя высота их расположения/ такая же, как у предыдущих видов, по вертикали они намного длиннее своих собратьем. Их протяженнность колеблется от 2 до 6 километров. Видимость внутри облака очень маленькая: от 50 до 200 метров. Как и предыдущие два вида появление таких облаков сулит скорое изменение погоды. За ними следуют дожди и грозы. Почему, спаросите вы? Да все просто. Все вышеперечисленные виды облаков движутся впережи теплой воздушной массы, в которой очень много влаги. А она, в свою очередь, и является источником дождей.
Не смотря на то, что облака затягиваю небо пеленой, свет Солнца и Луны может проходить сквозь них. При этом часто лучи искажатся и образуется такое интересное явление, как гало. Она представляет собой светящееся кольцо вокруг Солнца или Луны. Но, к сожалению, это красивое явление очень недолговечно, поскольку облака очень быстрно начинают уплотнятся.
Интересный факт, что круг гало в народе являлся предзнаменованием близкого дождя. Люди верили, что это Луна или Солнце умывалось. А после водных процеду светила, по примете, выливали соду на землю.
Высоко-слоистые облака (Altostratus, As).
Внешне они представляют собой мрачную сероватую или сине-серую пелену, через которую иногда проглядывает солнышко, хотя и в виде бесформенного расплывчатого пятна.
Эти облака обитают, так сказать ниже, чем уже рассмотренные их собратья примерно на высот 3-5 километров над уровнем моря. Но они так же достаточно протяжены по вертикали - от 1 до 4 километров. Видимость в них совсем маленькая - 25-40 метров. Состав этих облаков неоднороден. В него входят как кристаллики, так и капельки воды, правда, переохлажденной.
В отличии от всех вышеперечисленных видов из этих облаков в любое время года всегда выпадают осадки в виде дождя или снега. Интересно, что дождь из таких облаков не долетает до земли, а испаряется в процессе полета.
Вслед за этими облаками появляются слоисто дождевые собратья.
Высоко-кучевые облака (Altocumulus, Ac).
Эти облака являются предвестниками скорейших ливней. Они имеют форму небольших шаров или прастинок, которые располагаются рядами или собираются в отдельные группы. Расцветка их самая различная: от белых, да синих. Протяженость их невелика -всего до нескольких сот метров. Видимоть тоже слабовата: всего то 50-70 метров. Расположены они в средних слоях стратосферы, примерно от 2 до 6 километров над землей. Помимо дождей такие облака несут вместе с собой похолодание.
Слоисто-дождевые облака (Nimbostratus, Ns).
Это хмурые тёмно-серые облака, которые представляют собой сплошной слой. Кажется, что нет ему не конца не края. Везде пасмурное небо, из которого постоянно льет дождь. Так продолжается довольно долго.
Они намного темнее своих слоистых собратьев. В отличии от всех вышеописанных облаков эти расположены в нижних слоях стратосферы. Витают они практически над землей на расстоянии от 100 метров, хотя их толщина может быть до нескольких километров.
Движения этих облаков сопровождает сильный и холодный ветер, температура понижается.
Слоистые облака (Stratus, St).
Этот вид облаков очень похож на туман. Расположены они очень низко над землей. Нижняя граница не превышает сотни метров. Иногда, когда облака летают очень низко,они могут слиться с обычным туманом.
Максимальная толщина у них сотня метров. Эти облака не всегда приносят дождь. Лишь только загустев и окрепнув, они прольют драгоценную влагу на землю. При этом дождь будет не очень сильный и намного короче, нежели дождь слоисто-дождевых облаков.
Слоисто-кучевые облака (Stratocumulus, Sc).
Такие облака не всегда приносят с собой осадки. Образуются они, когда холодный воздух приходит на смену теплому. При этом влага не выделяется, а наоборот поглощается. И дождей не наблюдается. Они имеют преимущественно серую расцветку и представлены в виде крупных волн и гряд, между которыми есть небольшие просветы. Имеют среднюю ширину - 200-800 метров.
Кучевые облака (Cumulus, Cu).
Иногда их называют вестниками хорошей погоды. Этот вид облаков мы видим наиболее часто. Белые, яркие, в виде всевозможных фигурок они потрясают и развивают наше воображение. Они имеют форму купола с плоским основанием или башен с округлыми очертаниями. Примечательно, что они очень широкие - до 5 километров и более.
Кучево-дождевые облака (Cumulonimbus, Cu).
Это очень мощные облака. Иногда их ширина достигает 14 километров. Это облака гроз, ливней, града и шквального ветра. Чаще всего к этим облакам применяют слово «тучи». Иногда они выстраиваются в так называемую линию шквалов. Интересно, что состав облаков разнится в зависимости от высоты. Если нижние слои состоят преимущественно из капелек воды, то верхние - из кристалликов льда. Развиваются они из мощных кучевых облаков, а их появление не предвещает ничего хорошего.
Кстати, облака есть не только на нашей планете. Оказывается, что везде, где есть газовая оболочка, есть и облака. Но состоят они не из воды, а, например, из серной кислоты.
Вот видео, в котором показаны различные облака: (удивительно красиво!)
Ну вот, пожалуй и все, что я хотела написать об этих белогривых лошадках в этот раз.
Как правило, осадки выпадают из облаков, которые хотя бы в некотором слое имеют смешанный состав (кучево-дождевые, слоисто-дождевые, высоко-слоистые). Слабые моросящие осадки (в виде мороси, снежных зёрен или слабого мелкого снега) могут выпадать из однородных по составу облаков (капельных или кристаллических) - слоистых, слоисто-кучевых.
Кроме всего прочего, облака - известный лирический образ, используемый многими поэтами (Державин, Пушкин) в своих произведениях, писатели часто обращаются к этому образу, если требуется описать нечто высокое, мягкое или недосягаемое. Они ассоциируются с покоем, мягкостью и безмятежностью. Облака часто олицетворяют, придавая им мягкие черты характера.
Облака на закате
Классификация облаков
Классификация облаков
Обычно облака наблюдаются в тропосфере . Тропосферные облака подразделяются на виды, разновидности и по дополнительным признакам в соответствии с международной классификацией облаков. Изредка наблюдаются другие виды облаков: перламутровые облака (на высоте 20-25 км) и серебристые облака (на высоте 70-80 км).
Перистые (Cirrus, Ci)
Перистые облака. Виктория, Австралия
Состоят из отдельных перистообразных элементов в виде тонких белых нитей или белых (или в большей части белых) клочьев и вытянутых гряд. Имеют волокнистую структуру и/или шелковистый блеск. Наблюдаются в верхней тропосфере, иногда на высотах тропопаузы или непосредственно под нею (в средних широтах их основания чаще всего лежат на высотах 6-8 км, в тропических от 6 до 18 км, в полярных от 3 до 8 км). Видимость внутри облака - 150-500 м. Построены из ледяных кристаллов, достаточно крупных для того, чтобы иметь заметную скорость падения; поэтому они имеют значительное вертикальное протяжение (от сотен метров до нескольких километров). Однако сдвиг ветра и различия в размерах кристаллов приводят к тому, что нити перистых облаков скошены и искривлены. Хорошо выраженных явлений гало перистые облака обычно не дают вследствие своей расчленённости и малости отдельных облачных образований. Данные облака характерны для переднего края облачной системы теплого фронта или фронта окклюзии , связанной с восходящим скольжением. Они часто развиваются также в антициклонической обстановке, иногда являются частями или остатками ледяных вершин (наковален) кучево-дождевых облаков.
Различаются виды: нитевидные (Cirrus fibratus, Ci fibr.), когтевидные (Cirrus uncinus, Ci unc.), башенкообразные (Cirrus castellanus, Ci cast.), плотные (Cirrus spissatus, Ci spiss.), хлопьевидные (Cirrus floccus, Ci fl.) и разновидности: перепутанные (Cirrus intortus, Ci int.), радиальные (Cirrus radiatus, Ci rad.), хребтовидные (Cirrus vertebratus, Ci vert.), двойные (Cirrus duplicatus, Ci dupl.).
Иногда к этому роду облаков, наряду с описанными облаками, относят также перисто-слоистые и перисто-кучевые облака.
Перисто-кучевые (Cirrocumulus, Cc)
Их часто называют «барашки». Очень высокие небольшие шаровидные облака, вытянутые в линии. Похожи на спины скумбрий или рябь на прибрежном песке. Высота нижней границы - 6-8 км, вертикальная протяжённость - до 1 км, видимость внутри - 5,5-10 км. Являются признаком повышения температуры. Нередко наблюдаются вместе с перистыми или перисто-слоистыми облаками. Часто являются предшественниками шторма . При этих облаках наблюдается т. н. «иридизация» - радужное окрашивание края облаков.
Перисто-слоистые (Cirrostratus, Cs)
Парусоподобные облака верхнего яруса, состоящие из кристалликов льда. Имеют вид однородной, белесоватой пелены. Высота нижней кромки - 6-8 км, вертикальная протяжённость колеблется от нескольких сотен метров до нескольких километров (2-6 и более), видимость внутри облака - 50-200 м. Перисто-слоистые облака относительно прозрачны, так что солнце или луна могут быть отчётливо видны сквозь них. Эти облака верхнего яруса обычно образуются когда обширные пласты воздуха поднимаются вверх за счёт многоуровневой конвергенции.
Перисто-слоистые облака характеризуются тем, что часто дают явления гало вокруг солнца или луны. Гало являются результатом преломления света кристаллами льда, из которых состоит облако. Перисто-слоистые облака, однако, имеют склонность уплотняться при приближении тёплого фронта, что означает увеличение образования кристаллов льда. Вследствие этого гало постепенно исчезает, и солнце (или луна) становятся менее заметными.
Высоко-кучевые (Altocumulus, Ac)
Формирование высоко-кучевых облаков
Высоко-кучевые облака (Altocumulus, Ac) - типичная облачность для теплого сезона. Серые, белые, или синеватого цвета облака в виде волн и гряд, состоящих из хлопьев и пластин, разделённых просветами. Высота нижней границы - 2-6 км, вертикальная протяжённость - до нескольких сотен метров, видимость внутри облака - 50-80 м. Располагаются, как правило, над местами, обращёнными к солнцу. Иногда достигают стадии мощных кучевых облаков. Высоко-кучевые облака обычно возникают в результате поднятия теплых воздушных масс, а также при наступлении холодного фронта, который вытесняет теплый воздух вверх. Поэтому наличие высоко-кучевых облаков теплым и влажным летним утром предвещает скорое появление грозовых облаков или перемену погоды.
Высоко-слоистые (Altostratus, As)
Имеют вид однородной или слабовыраженной волнистой пелены серого или синеватого цвета, Солнце и Луна, обычно, просвечивают, но слабо. Высота нижней границы - 3-5 км, вертикальная протяжённость - 1-4 км, видимость в облаках - 25-40 м. Эти облака состоят из ледяных кристаллов, переохлажденных капель воды и снежинок. Высоко-слоистые облака могут приносить обложной дождь или снег.
Высоко-слоистые просвечивающие (Altostratus translucidus, As trans)
Высоко-слоистые просвечивающие облака. Волнистая структура облака заметна, солнечный круг солнца вполне различим. На земле иногда могут возникать вполне различимые тени. Отчётливо видны полосы. Пелена облаков, как правило, постепенно закрывает всё небо. Высота основания - в пределах 3-5 км, толщина слоя облаков As trans в среднем около 1 км, изредка до 2 км. Осадки выпадают, но в низких и средних широтах летом редко достигают земли.
Слоистые (Stratus, St)
Слоистые облака образуют однородный слой, сходный с туманом, но расположенный на некоторой высоте (чаще всего от 100 до 400 м, иногда 30-90 м). Обычно они закрывают всё небо, но иногда могут наблюдаться в виде разорванных облачных масс. Нижний край этих облаков может опускаться очень низко; иногда они сливаются с наземным туманом . Толщина их невелика - десятки и сотни метров. Иногда из этих облаков выпадают осадки , чаще всего в виде снежных зёрен или мороси .
|
Слоистые туманообразные облака |
Слоистые облака |
Слоисто-дождевые облака и сильные воздушные течения |
Слоисто-кучевые (Stratocumulus, Sc)
Серые облака, состоящие из крупных гряд, волн, пластин, разделенных просветами или сливающимися в сплошной серый волнистый покров. Состоят преимущественно из капель воды. Высота нижней границы обычно в пределах от 500 до 1800 м. Толщина слоя от 200 до 800 м. Солнце и луна могут просвечивать только сквозь тонкие края облаков. Осадки, как правило, не выпадают. Из слоисто-кучевых не просвечивающих облаков могут выпадать слабые непродолжительные осадки.
Кучевые облака (Cumulus, Cu)
Кучевые облака - плотные, днём ярко-белые облака со значительным вертикальным развитием. Высота нижней границы обычно от 800 до 1500 м, иногда 2-3 км и более. Толщина 1-2 км, иногда 3-5 км. Верхние части кучевых облаков имеют вид куполов или башен с округлыми очертаниями. Обычно кучевые облака возникают как облака конвекции в холодных или нейтральных воздушных массах.
Слоисто-дождевые (Nimbostratus, Ns)
Слоисто-дождевые облака тёмно-серые, в виде сплошного слоя. При осадках он кажется однородным, в перерывах между выпадением осадков заметна некая неоднородность и даже некоторая волнистость слоя. От слоистых облаков отличаются более тёмным и синеватым цветом, неоднородностью строения и наличием обложных осадков. Высота нижней границы - от 100 до 1900 м, толщина - до нескольких километров.
Кучево-дождевые (Cumulonimbus, Cb)
Кучевые облака. Вид сверху
Кучево-дождевые - мощные и плотные облака с сильным вертикальным развитием (несколько километров, иногда до высоты 12-14 км), дающие обильные ливневые осадки с мощным градом и грозовыми явлениями. Кучево-дождевые облака развиваются из мощных кучевых облаков. Они могут образовывать линию, которая называется линией шквалов. Нижние уровни кучево-дождевых облаков состоят в основном из капелек воды, в то время как на более высоких уровнях, где температуры намного ниже 0 °C, преобладают кристаллики льда. Высота нижней границы обычно ниже 2000 м, то есть в нижнем ярусе тропосферы.
Кучево-дождевые облака (Cumulonimbus capillatus incus)
Серебристые облака
Серебристые облака формируются в верхних слоях атмосферы . Эти облака находятся на высоте приблизительно 80 км. Их можно наблюдать непосредственно после заката или перед восходом Солнца. Серебристые облака были обнаружены только в XX веке.
Перламутровые
Перламутровые облака образуются в небе на больших высотах (около 20-30 км) и состоящие, по-видимому, из кристалликов льда или переохлаждённых капель воды.
Вымеобразные
Вымеобразные или трубчатые облака - облака, основание которых имеет специфическую ячеистую или сумчатую форму. Встречаются редко, преимущественно в тропических широтах, и связаны с образованием тропических циклонов.
Лентикулярные
Лентикулярные (линзовидные) облака образуются на гребнях воздушных волн или между двумя слоями воздуха. Характерной особенностью этих облаков является то, что они не двигаются, сколь бы ни был силён ветер. Поток воздуха, проносящийся над земной поверхностью, обтекает препятствия, и при этом образуются воздушные волны. Обычно зависают с подветренной стороны горных хребтов, за хребтами и отдельными вершинами на высоте от двух до пятнадцати километров.
Пирокумулятивные
Пирокумулятивные облака или пирокумулюс - конвективные (кучевые или кучево-дождевые) облака, вызванные пожаром или вулканической активностью. Эти облака получили своё название оттого, что огонь создает конвективные восходящие потоки, которые по мере подъёма при достижении уровня конденсации приводят к образованию облаков - сначала кучевых, а при благоприятных условиях - и кучево-дождевых. В этом случае возможны грозы; удары молнии из этого облака тогда вызывают новые возгорания.
История изучения
Первыми непосредственными наблюдателями за облаками стали воздухоплаватели, поднимавшиеся на воздушных шарах , которыми был установлен факт, что все наблюдаемые формы облаков по своему строению распадаются на две группы:
- Облака из водяных частиц в жидком виде и
- Облака из мелких ледяных кристалликов.
Подъемами на воздушных шарах и наблюдениями при восхождениях на горы был констатирован другой факт, что строение облаков первой группы, когда наблюдатель окружен таким облаком со всех сторон, ничем не отличается от обыкновенного тумана , наблюдаемого вблизи земной поверхности; что наблюдателю внизу казалось облаками, держащимся на склоне горы или на некоторой высоте в атмосфере, то наблюдателю, попавшему в такое облако, представлялось туманом. Со времен Галлея и Лейбница было уже известно и подтверждено непосредственным наблюдением, что отдельные частицы тумана, а, следовательно, и облака, имеют шарообразную форму. Для объяснения того, почему эти шарики держатся в воздухе в равновесии, была предложена гипотеза, что эти шарообразные частицы тумана состоят из воздушных пузырьков, окруженных тончайшей водяной оболочкой (везикюлей - как такие пузырьки были названы); при достаточных размерах пузырьков и достаточно тонкой оболочке (расчёт, сделанный Клаузиусом показал, что толщина водяной оболочки должна быть не более 0,0001 мм) сопротивление воздуха их падению должно быть настолько значительно, что падение везикюлей может совершаться очень медленно, и они должны представляться плавающими в воздухе, а при самом слабом восходящем потоке их падение может перейти даже в восходящее движение. Гипотеза эта приобрела широкое распространение, после того, как Клаузиусу удалось, основываясь на предполагаемой необычайно тонкой водяной оболочке везикюлей , дать объяснение голубому цвету неба. Одновременно с везикюлярной гипотезой существовало и другое мнение, считавшее водяные шарики туманов состоящими сплошь из жидкой воды. Трудность рассматривания под микроскопом водяных шариков привела к тому, что подобные наблюдения над ними удалось сделать в достаточно надежной форме только в 1880 году , когда впервые Динес (Dines), наблюдая водяные шарики, из которых состоят туманы в Англии , пришел к заключению, что наблюдаемые им частицы тумана суть настоящие капельки воды, размеры которых колеблются от 0,016 до 0,127 мм. Позднее подобные же наблюдения были сделаны Ассманом на вершине Брокена , которая - особенно в холодное время года - находится в области наиболее энергичного образования облаков различных форм, образующихся то несколько выше, то немного ниже, то как раз на её высоте. Ассман убедился, что все наблюденные им формы облаков, содержащих жидкую воду, состоят из настоящих капелек, размеры которых меняются между 0,006 мм (в верхних частях облаков) и 0,035 мм (в нижних его частях). Капельки эти наблюдались жидкими даже при температуре −10°С; только прикасаясь к какому-нибудь твёрдому телу (например, предметное стеклышко микроскопа) они моментально превращались в ледяные иголочки. Наконец, Обермайер и Будде показали, что если исходить из явлений капиллярных , существование везикюлей не может быть допущено. Таким образом эта гипотеза ушла в прошлое. Исследования Стокса и расчёты, сделанные Максвеллом , доказали, что слабого потока, подымающегося со скоростью не более 0,5 метров в секунду, достаточно, чтобы остановить падение водяных капелек. Относительно второй группы облаков, образующихся обыкновенно на больших высотах - как перистые и перисто-слоистые - наблюдения воздухоплавателей показали, что эти формы состоят исключительно из воды в твердом состоянии. Мириады ледяных кристалликов и иголочек, подобных тем, которые наблюдаются нередко в нижних слоях атмосферы падающими в тихие, морозные дни зимой, - часто даже при безоблачном небе, - образующих правильные гексагональные пластинки или шестисторонние призмы от микроскопически малых до видимых простым глазом, держатся в верхних слоях атмосферы и образуют то отдельные волокна или перистые пучки, то однообразным слоем распространены на большие пространства, придавая небу белесоватый оттенок при перисто-слоистой облачности.
Для образования облаков необходим переход пара в капельножидкое состояние. Однако, теоретические изыскания Бецольда, основанные на опытах Эйткена, показали, что этот переход есть явление весьма сложное. Весьма остроумными опытами Эйткен констатировал, что одного охлаждения воздушных масс ниже температуры их насыщения водяными парами ещё недостаточно, чтобы пар перешел в капельножидкое состояние: для этого необходимо присутствие хотя бы мельчайших твёрдых частиц, на которых и начинает собираться в капли конденсирующийся в жидкость пар . Когда воздух, переполненный водяными парами, совершенно чист, пары, даже перейдя через температуру насыщения, не обращаются, однако, в жидкость, оставаясь пересыщенными. Некоторые газообразные тела, как, например озон и азотистые соединения, также могут содействовать образованию водяных капелек. Что твёрдые тела действительно играют роль при образовании облаков, это можно было видеть уже из наблюдений, установивших существование грязных дождей. Наконец, чрезвычайно яркие зори, наблюдавшиеся вслед за извержением вулкана Кракатау в 1883 году , показали присутствие мельчайших частиц выброшенной извержением пыли на весьма больших высотах. Все это объяснило возможность поднятия сильными ветрами микроскопически мелких частиц пыли весьма высоко в атмосферу и мнение Эйткена и Бецольда о необходимости присутствия твердых частиц для образования облаков получило обоснование.
В начале 1930-х годов в Ленинградском институте экспериментальной метеорологии (ЛИЭМ) под руководством В. Н. Оболенского были начаты экспериментальные и теоретические работы по исследованию облаков. В марте 1958 года по инициативе Н. С. Шишкина был создан самостоятельный «Отдел физики облаков» в Главной геофизической обсерватория имени А. И. Воейкова .
С целью исследования облачного покрова Земли и изучения образования и «эволюции» облаков НАСА в 2006 году запустило два специализированных спутника CloudSat и CALIPSO .
В апреле 2007 года НАСА осуществило запуск на полярную орбиту спутника AIM (The Aeronomy of Ice in the Mesosphere), предназначенного для изучения серебристых облаков.
Облака на других планетах
Помимо Земли облака наблюдаются на всех планетах-гигантах , на Марсе , Венере , спутниках Титане и Тритоне . Внеземные облака имеют разную природу, например, на Венере наиболее мощный облачный слой состоит преимущественно из серной кислоты ; облака Титана являются источником метановых дождей при температуре −180°С.
Примечания
Ссылки
| Облака в Викисловаре | |
| Облака на Викискладе |
- Атлас облаков от ИА Метеоновости описание всех облаков с фото
То в виде сплошной пелены затягивают небесный свод, то представляются в виде обособленных облачных масс, иногда очень мощно развивающихся в высоту, то имеют сравнительно нежную структуру, то в виде полосок или перьев волокнистого строения, то в виде белых небольших барашков, или чешуек и т. п. Густота облаков в значительной степени зависит от их высоты. Наиболее густые и мощные облака плавают обычно на небольшой высоте — ниже двух километров. Чем выше плавают облака, тем тоньше и прозрачнее становится их строение. Все облака, которые наблюдаем мы на небе, обычно плавают в слое от поверхности до высоты 10-12 километров.
Наше представление о погоде обычно бывает тесно связано с картиной небесного свода, т. е. с формами и количеством облаков, наблюдающихся на небе.
Облака нижнего яруса
Туман
Когда процесс конденсации водяных паров происходит в самых нижних слоях , образующееся облако располагается около поверхности земли. Оно непосредственно окружает нас и представляется нам в виде тумана. Вообще, всякое облако, если находиться внутри его, например, на горе или при полете на самолете — представляется наблюдателю в виде тумана.
Слоистые облака
Всем известна картина облаков в хмурую серую погоду, когда небо затянуто сплошной совершенно однородной серой облачной пеленой, сравнительно невысоко расположенной над землей. Она производит впечатление приподнятого тумана. обычно совершенно не просвечивает через эту пелену. Иногда из нее выпадает слабый моросящий дождь в виде мелкой водяной пыли, зимою же иногда мельчайшие редкие снежинки. Это так называемые слоистые облака (международное название Stratus или сокращено St). По существу, эти облака и представляют собою туман, приподнятый над поверхностью земли. Плавают они обычно не высоко - на высоте иногда ста или нескольких сот метров, обычно не выше километра.
В некоторых случаях слоистые облака бывают разорванными на отдельные клочья с рваными краями. Тогда они носят название разорванно-слоистых облаков (международное название Fracto-Stratus или сокращенно — FrSt).
Слоисто-дождевые облака
Вспомним другую картину неба. Ненастная погода. Идет дождь, но не такой, который в виде ливня разразится быстро, быстро же и пройдет, а дождь (зимою снег), который, как говорится, «зарядил надолго» и на большом пространстве (его называют обложным дождем). Может случиться, что дождя еще и нет, но самый вид облаков заставляет скоро его ожидать. Облака имеют вид низкого темно-серого слоя, почти однообразного, так что лишь в отдельных местах этот слой кажется более темным, в других же местах немного светлее. Эти типичные облака ненастной погоды носят название слоисто-дождевых или в просторечии дождевых (международное название Nimbo-Stratus или сокращенно NbSt).
Слоисто-кучевые облака
С последней формой облаков не надо смешивать слоисто-кучевые облака (международное название Strato-Cumulus, сокр. StCu), которые представляются в виде тянущихся темных облачных валов или шарообразных масс, придающих небу волнистый вид. Обычно покров слоисто-кучевых облаков бывает не сплошной, а с просветами между отдельными валами. Эти облака обычно не сопровождаются осадками. Чаще всего встречаются они в зимнее время года, хотя бывают и летом. По своей форме они являются как бы переходными от описанных выше слоистых облаков к кучевым, на которых мы и остановимся.
Кучевые облака
Рассмотрим теперь форму облаков, обычную для хорошего летнего дня. С утра небо совершенно чисто; но вот около 8-10 часов начинают появляться на небе в отдельных местах легкие, белые облака. Они быстро растут как в стороны, так, главным, образом, кверху. Основание их почти горизонтально, вершины же имеют куполообразный вид с отдельными, обычно резко очерченными выпуклостями наверху. Освещенные солнцем, они кажутся наблюдателю ослепительной белизны. Если же находятся между наблюдателем и солнцем, кажутся темными в средней части.
Эти облака растут в течение дня, к вечеру же обычно начинают таять и постепенно исчезают. Они носят название кучевых (международное название Cumulus, сокращенно Cu).
Грозовые облака
Иногда облака, имеющие вначале вид кучевых облаков, растут настолько интенсивно, что достигают огромных размеров (часто до нескольких километров), принимают вид гор или громадных башен. Самая вершина облака часто вместо формы выпуклостей начинает принимать волокнистое строение, причем иногда имеет вид похожий на наковальню. Такие облака обычно несут с собою грозы, ливни и град, а зимою обильные снегопады. Они носят название кучево-дождевых облаков (международное, название Cumulo-Nimbus, сокращенно CuNb); когда они сопровождаются грозами, то в просторечии обычно называются грозовыми.
Рассмотренные нами пять форм облаков — слоистые, слоисто-дождевые, слоисто-кучевые, кучевые и кучево-дождевые носят название «облаков нижнего яруса». Они плавают сравнительно невысоко над поверхностью земли, так что их основание бывает не выше 2000 метров. Для слоистых облаков предельный уровень нижнего основания меньше примерно в два раза (обычно они плавают не выше 1000 метров). Облака нижнего яруса от других форм облаков (среднего и верхнего ярусов), описанных ниже, отличаются своей густотой и мощностью, заметно затеняя солнце. Кроме того, плавая на сравнительно небольшой высоте, они создают нередко известное затруднение при полетах. Полет в кучево-дождевых облаках затрудняется еще тем, что эти облака нередко сопровождаются вихрями и вообще неспокойными движениями воздуха.
Облака среднего яруса
Обратимся теперь к рассмотрению облаков более высоких, к так называемым облакам «среднего яруса».
Высокослоистые облака
Сплошной облачный покров неба в виде сероватой или голубоватой пелены может располагаться и значительно выше 1000 метров, т. е. выше того предельного уровня, на котором плавают обычные слоистые облака. Эта пелена обычно бывает настолько прозрачной, что позволяет различать солнце или луну в виде более или менее размытого пятна. Такой облачный покров носит название высокослоистых облаков (международное название Alto-Stratus, сокращенно AlSt). Высокослоистые облака, становясь более плотными, могут постепенно переходить в слоисто-дождевые облака, имеющие более темный цвет, закрывающие совершенно солнце или луну. Из слоя высокослоистых облаков иногда выпадают обложной дождь или снег.
Высококучевые облака
Эти облака имеют международное название - Aito-Cumuius, сокращенно A-Cu. По внешнему виду они соответствуют кучевым облакам нижнего яруса, хотя отличаются от них значительно меньшей мощностью, более нежным строением и плавают гораздо выше. Для наблюдателя высококучевые облака представляются в виде барашков, иногда в виде маленьких хлопьев снега, или небольших закругленных хлопьев ваты, часто приближающихся к шарообразной форме, с довольно отчетливо выраженными краями, или в виде чешуек. Толщина их настолько незначительна, что они почти не затеняют солнца, благодаря чему кажутся на небе равномерно белого цвета без теней. Эти барашки, хлопья или чешуйки обычно располагаются на небе связанными группами или рядами. Иногда они представляются в виде параллельных полос или волн, кажущихся, (вследствие «перспективы»), сходящимися между собою у горизонта. Высококучевые облака также относятся к облакам так называемого «среднего» яруса. Они плавают обычно на высоте между 2000 и 6000 метров.
Облака верхнего яруса
К наиболее высоким формам облаков или облакам верхнего яруса относятся три формы: перисто-кучевые, перисто-слоистые и перистые.
Перисто-кучевые облака
Эти облака имеют международное название Cirro-Cumulus, сокращенно CiCu. Они в переходных формах иногда напоминают собою в миниатюре высоко кучевые облака, с которыми их можно спутать. Наблюдателю перисто-кучевые облака представляются очень маленькими белыми хлопьями или миниатюрными комочками снега, располагающимися правильными группами или рядами, или же в виде ряби на песке. Иногда они образуются из описанных ниже перисто-слоистых или перистых облаков, и имеют волокнистое строение. Они настолько нежного строения, что на нижней своей стороне не дают совершенно тени.
Перисто-слоистые облака
Аналогично слоистым облакам в нижнем ярусе и высокослоистым в среднем, в верхнем ярусе наблюдается также облачная форма в виде сплошной однородной пелены, так называемые перисто-слоистые облака (международное название Cirro-Stratus или сокращенно CiSt). Эти облака затягивают небо сплошной беловатой вуалью, совершенно размытой и придающей небу белесоватый оттенок. Сквозь эту вуаль солнце и бывают видны настолько ясно, что края их дисков имеют совершенно отчетливые очертания и не размыты. Характерным признаком перисто-слоистых облаков служит появление на небе кругов около солнца или луны.
Перистые облака
Иногда на небе на большой высоте наблюдаются очень нежные отдельные облака волокнистого или нитевидного строения. Они бывают самой разнообразной формы, то в виде перьев, или конских хвостов, то в виде тонких хлопьев ваты с волокнистым строением, то в виде нитей или легких, прозрачных мазков белой краской по голубому небу. Иногда отдельные облачка бывают разбросаны беспорядочно по небу, иногда же они причудливо перепутываются между собою или располагаются в виде параллельных полос, пересекающих все небо или часть его, причем, вследствие перспективы, такие полосы кажутся сходящимися между собою. Такие облака носят название перистых (международное название Cirrus или сокращенно Ci).
Перистые облака являются наиболее высокими из облаков верхнего яруса.
Вообще же облака верхнего яруса обычно располагаются на уровнях выше 6.000 метров.
В наших широтах верхняя граница того слоя воздуха, где образуются самые высокие «перистые» облака, простирается примерно до 11-12 километров. Реже они наблюдаются несколько выше.
Самые высокие облака
Слой атмосферы от поверхности земли до высоты около 11 километров (в наших широтах) называющийся «тропосферой» характеризуется тем, что в нем понижается с ростом высоты. В вышележащем слое, носящем название «стратосферы» падение температуры с высотою прекращается. Таким образом все наблюдающиеся на небе облака плавают в тропосфере. В более высоких слоях атмосферы облаков обычного типа вообще не наблюдается.
Серебристые облака
Однако, в редких случаях, иногда на громадных высотах появляются слабо светящиеся, так называемые «серебристые облака», происхождение которых во многом еще загадочно. Они наблюдаются на небе после захода солнца, когда лучи его продолжают еще косо освещать верхние слои атмосферы, в которых плавают эти облака, почему они и кажутся светящимися на темном фоне небосвода после заката солнца.
Обнаружены эти облака были в 1885 г. вскоре после громадного извержения вулкана Кракатау (между остр. Явой и Суматрой) в 1883 г. Они плавали на исключительно большой высоте: около 70-80 километров. Некоторые ученые высказывали мысль, что эти облака представляют собою заброшенные на громадную высоту продукты извержения вулкана, состоящие преимущественно из ледяных кристаллов, образовавшихся из водяных паров, выброшенных при извержении. Отражая солнечные лучи, они и кажутся нам светящимися. Однако в последнее столетие (начиная с 1926 г.) серебристые облака стали вновь наблюдаться на небе, но уже на значительно меньшей высоте, а именно около 28 километров.
Наблюдения за появлением серебристых облаков важны в том отношении, что может быть они помогут разрешить пока загадочный вопрос о причинах их происхождения.
По происхождению облака бывают нескольких генетических типов. Различают облака внутримассовые, образующиеся внутри однородных воздушных масс и фронтальные – на границах взаимодействия двух отличных по свойствам воздушных масс.
А. Облака внутримассового происхождения . В результате конвекции, развивающейся при нагревании неоднородной поверхности в неустойчивых воздушных массах, возникают облака конвекции – кучевые облака. Чем интенсивнее конвекция, тем больше мощность кучевых облаков. Из них могут образовываться кучево-дождевые облака. По бокам облаков наблюдаются нисходящие токи. Наиболее развиты эти облака после полудня, а ночью исчезают.
В устойчивых воздушных массах (теплых) ведущим является турбулентный перенос водяного пара вверх и его адиабатическое охлаждение.
Б. Облака фронтального типа . Возникают при встрече теплых и холодных воздушных масс на атмосферном фронте. Теплый воздух поднимается по клину холодного. Медленное поднятие теплого воздуха приводит к его адиабатическому охлаждению и конденсации водяного пара. В результате возникает сложная облачная система, захватывающая все облачные ярусы. Самая мощная часть системы (высотой 5- 6 км) находится вблизи фронта (слоисто-дождевые Ns).
Слой инверсии задерживает этот перенос. Под инверсионным слоем происходит накопление водяного пара и его радиационное выхолаживание. Возникают облака волнистой структуры (слоистые, слоисто-кучевые, высоко-кучевые).
На большой высоте, где температура поднимающегося воздуха становится ниже 0ºС, в облаках появляются ледяные кристаллики. Кристаллики могут существовать вместе с каплями, поэтому наблюдаются мощные слои водно-ледниковых облаков.
Облака делят на:
- водяные – состоящие из капелек воды;
- ледяные – состоят их кристаллического льда;
- смешанные – содержащие одновременно капельки воды и кристаллики льда.
В теплое время года водяные облака образуются главным образом в нижних слоях тропосферы, смешанные в средних, ледяные в верхних.
По международной классификации облака разделяют по высоте расположения и внешнему виду.
По высоте облака делятся на четыре семейства:
- I. облака верхнего яруса, находящиеся на высотах выше 6000 м (CH);
- II. облака среднего яруса, находящиеся на высоте от 2000 до 6000 м (CM);
- III. облака нижнего яруса, находящиеся ниже 2000 м (CL);
- IV. облака вертикального развития. Основания этих облаков находится на уровне нижнего яруса, а вершины могут достигать положения облаков верхнего яруса.
По внешнему виду облака делят на 10 родов. Рода распределяются по семействам следующим образом:
Верхний ярус :
- Перистые Cirrus (Ci) – выглядят как отдельные нити, гряды или полосы волокнистой структуры;
- Перисто-кучевые Cirrocumulus (Cc) – гряды или пласты, имеющие структуру из очень мелких хлопьев, шариков, завитков (барашков);
- Перисто-слоистые Cirrostratus (Cs) – тонкая прозрачная белесоватая вуаль частично или полностью закрывающая небосвод.
Все облака верхнего яруса ледяные.
Средний ярус :
- Высококучевые Altocumulus (Ac) – облачные пласты или гряды белого или серого цвета. Состоят из мельчайших капелек воды.
- Высоко-слоистые Altostratus (As) – могут проникать и в верхний ярус, имеют большую мощность, молочно-серый облачный покров целиком застилающий небо. Относятся к смешанным облакам. Дают слабые моросящие или в виде мелкого снега осадки.
Нижний ярус :
- Слоисто-кучевые Stratocumulus (Sc) – гряды или слои из глыб и валов серого цвета. Водяные, дают слабые осадки в виде мороси, в переохлажденном виде не дают осадков;
- Слоистые Stratus (St) – самые низкие облака в виде однородного серого цвета. Облака водяные, осадки из них выпадают в виде мороси, мелкого снега, крупы.
- Слоисто-дождевые Nimbostratus (Ns) – бесформенные, серого цвета большой мощности. Облака смешанного типа дают обложные осадки.
- Кучевые Cumulus (Cu) – плотные облачные клубы и кучи с резко очерченными контурами и почти горизонтальным основанием. Водяные, осадков не дают.
10. Кучево-дождевые Cumulonimbus (Cb) – мощные кучеобразные массы, очень сильно развитые по вертикали в виде гор и башен. Вершины их приплюснуты. В верхней части они ледяные, в нижней – водяные. Дают осадки ливневого характера, иногда с градом. С ними связаны грозы, поэтому их часто называют ливневыми или грозовыми.
Типы облаков и высота, на которой они образуются в средних широтах
Образование облаков возможно и вне тропосферы, но они изучены значительно меньше. Например, в стратосфере могут наблюдаться перламутровые облака, а в мезосфере – серебристые облака.
Литература
- Зубащенко Е.М. Региональная физическая география. Климаты Земли: учебно-методическое пособие. Часть 1. / Е.М. Зубащенко, В.И. Шмыков, А.Я. Немыкин, Н.В. Полякова. – Воронеж: ВГПУ, 2007. – 183 с.
Изучать облака, да и просто наблюдать за ними любят учёные, природоведы и мечтатели. При виде того или иного небесного явления появляется желание назвать его «большим, тяжёлым или дождливым», но гораздо интереснее (и полезнее) было бы использовать научную терминологию для более конкретного описания.
Впервые воздушные нимбы (nimbus - облако лат.) начал классифицировать английский учёный Люк Говард, и основными критериями, которыми он пользовался, были высота яруса, форма и, собственно, погода их создавшая.
Виды облаков весьма разнообразны и являются интересным «предметом для коллекционирования» и просто для наблюдения. Знание о небесных переменах может быть отличной темой для разговора как на светском ужине, так и на простой вечеринке.
Кроме всего прочего, все нюансы, касающиеся перемены погоды, крайне необходимы людям, занимающимся экстремальными видами спорта типа плавания на лодках или скалолазания. Виды облаков, их чтение и анализ помогут избежать серьёзной опасности и узнать о переменах климатических условий без дополнительных метрологических инструментов.
- Высота нимбуса расскажет о приближающемся шторме.
- Форма - о стабильности атмосферы.
- В совокупности эти факторы предупредят о критичных изменениях в погоде (град, снег или дождь).
Несмотря на колоссальное разнообразие и виды облаков, классифицировать их не так уж и сложно, даже по внешнему виду.
Перистые облака
Своим внешним видом они напоминают хрупкие ниточки или клочки. Форма перистых облаков похожа на вытянутые гряды. Это одно из самых высоких воздушных соединений в тропосфере примерно от 5 до 20 км над уровнем моря в зависимости от широты.
Перистые аномалии примечательным тем, что они могут растягиваться на несколько сотен километров. Видимость внутри облака весьма невысока и колеблется в пределах 200-300 метров. Это обуславливается тем, что нимбус состоит из крупных кристалликов льда, которые быстро падают.
Из-за порывистого ветра мы наблюдаем не чёткие вертикальные полоски, а искривлённые причудливым образом нити перистых облаков.
Такие изменения свидетельствовуют о приближающемся проливном дожде или антициклоне примерно через сутки.
Перисто-кучевые облака
Так же как и предыдущий вид, перисто-кучевые аномалии располагаются в верхних слоях тропосферы. Они никогда не дают осадков, но можно чётко сказать, что такие виды облаков являются предвестниками грозы и сильных ливней, а иногда даже и шторма.
Эти нимбусы очень часто называют «барашками» за их причудливую форму в виде групп шариков и окружностей. Высота нижней границы облаков немного ниже простых перистых и колеблется в пределах 5-9 км с протяжённостью по вертикали примерно в километр. Видимость, в отличие от предыдущего вида, значительно лучше - от 5 до 10 километров.
Интересной особенностью перисто-кучевых видов является иризация, когда края окрашиваются в радужный цвет, что выглядит весьма впечатляюще и красиво.
Перисто-слоистые облака
Этот вид нимбуса состоит почти целиком из кристалликов льда и его довольно легко узнать. Он выглядит как однородная плёнка, заволакивающая небо. Появляется он после того, как «ушли» вышеописанные виды облаков. Зимой их протяжённость может колебаться до 6 км, а в летнее время - от 2 до 4 км.
Видимость внутри самой аномалии крайне маленькая: примерно от 30 до 150 метров. Как и в случае с предыдущими видами, перисто-слоистые потоки сулят скорое изменение погоды в виде дождей и грозовых фронтов.
Какие виды облаков предшествуют дождю? Все перистые нимбусы всегда движутся впереди тёплых воздушных масс, где очень большая влажность, которая и является источником дождей с ливнями. Поэтому можно сказать, что все перистые соединения - это предвестники плохой погоды.
Даже несмотря на то, что аномалии поглощают солнечный и лунный свет, иногда могут возникать очень красочные явления (гало) и появляются редкие виды облаков в форме светящихся и переливающихся колец вокруг света луны или солнца.
Высоко-слоистые облака
Своим видом они напоминают мрачно-серую пелену, через которую лишь изредка проглядывает солнечный свет. Высоко-слоистые соединения располагаются на высоте не более 5 км над уровнем моря и имеют протяжённость до 4 км по вертикали.
Видимость в таком облаке очень маленькая - 20-30 метров. Состоят они из кристалликов льда и переохлаждённой воды. Эти аномалии могут поливать небольшим дождём или снегом, но в летнее время дождь просто не доходит до земли, поэтому мы по ошибке считаем их не дождливыми.
Высоко-кучевые облака
Эти соединения могут быть началом скорейших ливней. По своей форме они напоминают небольшие шары, собирающиеся в отдельные группы. Цветовая гамма весьма разнообразна: от белого до тёмного синего цвета. Очень часто можно увидеть причудливые формы: облако в виде сердца, животного, цветка и прочих интересных вещей.
Протяжённость высоко-кучевых облаков невелика и редко достигает километра. Видимость, так же как и в слоистых соединениях, небольшая - 50-70 метров. Располагаются они в средних слоях стратосферы и отдалены от земли на 4-5 км. Помимо дождевых фронтов, могут нести с собой похолодание.
Слоисто-дождевые облака
Это виды грозовых облаков тёмно-серого цвета с очень «хмурым» характером. Они представляют собой сплошную облачную пелену, которой не видно ни конца ни края, с постоянно льющимся дождём. Продолжаться это может очень долгое время.
Они намного темнее всех остальных слоистых соединений и расположены в нижней части стратосферы, поэтому витают практически над землёй (100-300 метров). Их толщина достигает нескольких километров и весь процесс прохождения фронта сопровождается холодным ветром и пониженной температурой.
Кучево-дождевые облака
Это самые мощные нимбусы, которые подарила нам природа. Они могут достигать 14 км в ширину. Появление кучево-дождевого облака - это гроза, ливень, град и шквальный ветер. Именно эти аномалии и называют «тучей».
Иногда они могут выстраиваться в целую череду шквальных фронтов. Состав кучево-дождевых соединений может разниться и зависит от высоты. Нижний слой состоит в основном из капелек воды, а верхний - из кристалликов льда. Развивается этот вид нимбов из слоисто-дождевых собратьев и их появление ничего хорошего предвещать не может.
Виды осадков, выпадающих из облаков, могут быть весьма разнообразными: ливневые, снежные, крупяные, ледяные и игловые, поэтому лучше переждать непогоду под крышей или в любом другом укрытии.
Туман
Туман также относится к низколежащим соединениям. Он густой и влажный, а когда вы проходите через туманное облако, вы можете почувствовать его тяжесть. Туман может появиться в местах большого водного скопления при слабом ветре.
Очень часто он возникает на поверхности озёр и рек, но если поднимается ветер, то туман очень быстро рассеивается без следа.