Всем доводилось видеть облака. Они бывают большими и маленькими, почти прозрачными и совсем густыми, белыми или темными, предгрозовыми. Принимая различную форму, они напоминают животных и предметы. Но и почему они так выглядят? Об этом расскажем ниже.
Что такое облако
Тот, кто летал на самолете, наверняка "проходил" сквозь облако и заметил, что оно похоже на туман, только находится он не прямо над землей, а высоко в небе. Сравнение вполне логичное, ведь и то, и другое представляет собой обычный пар. А он, в свою очередь, состоит из микроскопических капелек воды. Откуда же они берутся?
Эта вода поднимается в воздух в результате испарения с поверхности земли и водоемов. Поэтому наибольшее скопление облаков наблюдается над морями. За год с их поверхности испаряется около 400 тысяч кубических километров, что в 4 раза превышает аналогичный показатель суши.
Какие бывают? Все зависит от состояния воды, которая их образует. Она может быть газообразной, жидкой или твердой. Может показаться удивительным, но некоторые облака действительно состоят из льдинок.
Мы уже выяснили, что облака образуются в результате скопления большого количества частичек воды. Но для завершения процесса необходимо связующее звено, к которому будут "липнуть" капли и собираться вместе. Зачастую эту роль выполняет пыль, дым или соль.
Классификация
От высоты расположения во многом зависит, из чего образуются облака и как они будут выглядеть. Как правило, белые массы, которые мы привыкли видеть на небе, появляются в тропосфере. Ее верхняя граница варьируется в зависимости от географического положения. Чем ближе территория к экватору, тем выше могут формироваться стандартные облака. Например, над местностью с тропическим климатом граница тропосферы располагается на высоте примерно 18 км, а за Полярным кругом - 10 км.
Образование облаков возможно и на больших высотах, но они в настоящее время мало изучены. Например, перламутровые появляются в стратосфере, а серебристые - в мезосфере.
Облака тропосферы условно делятся на типы в зависимости от того, на какой высоте они расположены - в верхнем, среднем или нижнем ярусе тропосферы. Движение воздуха также оказывает большое влияние на формирование облака. В спокойной среде образуются перистые и слоистые облака, но если тропосферы движутся неравномерно, повышается вероятность появления кучевых.
Верхний ярус
Этот промежуток охватывает участок неба на высоте более 6 км и до края тропосферы. Учитывая, что температура воздуха здесь не поднимается выше 0 градусов, несложно догадаться, из чего образуются облака в верхнем ярусе. Это может быть только лед.
По внешнему виду облака, расположенные здесь, подразделяются на 3 рода:
- Перистые . Имеют волнистую структуру и могут выглядеть как отдельные нити, полосы или целые гряды.
- Перисто-кучевые состоят из мелких шариков, завитков или хлопьев.
- Перисто-слоистые представляют собой полупрозрачное подобие ткани, "накрывающей" небо. Облака такого типа могут растягиваться на все небо или занимать только небольшой участок.
Высота облака, находящегося в верхнем ярусе, может сильно варьироваться в зависимости от различных факторов. Это могут быть и несколько сотен метров, и десятки километров.
Средний и нижний ярус
Средний ярус - это часть тропосферы, расположенная обычно в промежутке между 2 и 6 км. Здесь встречаются высококучевые облака, представляющие собой объемные серые или белые массы. Состоят они из воды в теплое время года и, соответственно, изо льда в холодное. Второй тип облаков - высокослоистые. Они имеют и зачастую полностью накрывают небо. Такие облака несут осадки в виде моросящего дождя или мелкого снега, но они редко долетают до поверхности земли.
Нижний ярус представляет собой непосредственно находящееся над нами небо. Облака здесь могут быть 4 типов:
- Слоисто-кучевые в виде глыб или валов серого цвета. Могут нести осадки, кроме тех случаев, когда температура слишком низкая.
- Слоистые . Располагаются ниже всех остальных, имеют серый цвет.
- Слоисто-дождевые. Как можно понять по названию, несут осадки, причем, как правил, они имеют обложной характер. Это серые облака, не имеющие определенной формы.
- Кучевые . Одни из самых узнаваемых облаков. Выглядят, как мощные кучи и клубы с практически плоским основанием. Осадков такие облака не приносят.
Существует еще один вид, не входящий в общий список. Это кучево-дождевые облака. Они развиваются вертикально и присутствуют в каждом из трех ярусов. Такие облака приносят ливни, грозы и град, поэтому зачастую их называют грозовыми, или ливневыми.
Продолжительность жизни облака
Для тех, кто знает, из чего образуются облака, интересным может быть и вопрос о сроке их жизни. Здесь большое значение играет уровень влажности. Она является своеобразным источником жизненных сил для облаков. Если воздух в тропосфере достаточно сухой, то облако не сможет просуществовать долго. Если же влажность высока, оно может дольше парить в небе, пока не станет более мощным для того, чтобы произвести осадки.
Что касается формы облака, то срок ее жизни совсем мал. Частицы воды имеют свойство постоянно перемещаться, испаряться и появляться снова. Поэтому одна и та же форма облака не может сохраниться даже на 5 минут.
При конденсации водяного пара в атмосфере на высоте от нескольких десятков до сотен метров и даже километров образуются облака.
Это происходит в результате испарения водяного пара с поверхности Земли и его поднятия восходящими потоками теплого воздуха. В зависимости от своей температуры облака состоят из капелек воды или кристалликов льда и снега. Эти капли и кристаллы настолько малы, что их удерживают в атмосфере даже слабые восходящие потоки воздуха.
Форма облаков очень разнообразна и зависит от многих факторов: высоты, скорости ветра, влажности и т. д. Вместе с тем можно выделить группы облаков, сходных по форме и высоте. Наиболее известны из них кучевые, перистые и слоистые, а также их разновидности: слоисто-кучевые, перисто-слоистые, слоисто-дождевые и др. Облака, перенасыщенные водяным паром, имеющие темно-фиолетовый либо почти черный оттенок, называют тучами.
Степень покрытия неба облаками, выраженную в баллах (от 1 до 10), называют облачностью.
Высокая степень облачности предвещает, как правило, выпадение осадков. Их выпадение наиболее вероятно из высокослоистых, кучево-дождевых и слоисто-дождевых облаков.
Воду, выпавшую в твердом или жидком состоянии в виде дождя, снега, града либо сконденсировавшуюся на поверхности различных тел в виде росы, инея, называют атмосферными осадками.
Дождь образуется тогда, когда мельчайшие капельки влаги, содержащиеся в облаке, сливаются в более крупные и, преодолевая силу восходящих потоков воздуха, под действием силы тяжести выпадают на Землю. Если в облаке оказываются мельчайшие частицы твердых тел, например пыль, то процесс конденсации ускоряется, поскольку пылинки играют роль ядер конденсации.
В пустынных районах при низкой относительной влажности конденсация водяного пара возможна только на большой высоте, где температура ниже, однако дождинки, не долетая до земли, испаряются в воздухе. Это явление получило название сухих дождей.
Если конденсация водяного пара в облаке происходит при отрицательных температурах, образуются осадки в виде снега.
Иногда снежинки из верхних слоев облака опускаются в нижнюю его часть, где температура выше и содержится огромное количество переохлажденных капель воды, удерживаемых в облаке восходящими потоками воздуха. Соединяясь с капельками воды, снежинки теряют форму, вес их увеличивается, и они выпадают на землю в виде снежной пурги - шарообразных снежных комочков диаметром 2-3 мм.
Необходимое условие образования града - наличие облака вертикального развития, нижний край которого находится в зоне положительных, а верхний - в зоне отрицательных температур (рис. 36). При этих условиях образовавшаяся снежная пурга восходящими потоками поднимается в зону отрицательных температур, где превращается в льдинку шарообразной формы - градину. Процесс поднятия и опускания градины может происходить многократно и сопровождаться увеличением ее массы и размера. Наконец градина, преодолевая сопротивление восходящих потоков воздуха, выпадает на землю. Градины неодинаковы по размеру: они могут быть величиной от горошины до куриного яйца.
Рис. 36. Схема образования града в облаках вертикального развития
Количество атмосферных осадков измеряют с помощью осадкомера. Многолетние наблюдения за количеством выпадающих осадков позволили установить общие закономерности их распространения по поверхности Земли.
Наибольшее количество осадков выпадает в экваториальной полосе - в среднем 1500-2000 мм. В тропиках количество их снижается до 200-250 мм. В умеренных широтах происходит увеличение выпадающих осадков до 500-600 мм, а в полярных областях количество их не превышает 200 мм в год.
В пределах поясов также наблюдается значительная неравномерность в выпадении осадков. Она обусловлена направлением ветров и особенностями рельефа местности.
Например, на западных склонах Скандинавских гор выпадает 1000 мм осадков, а на восточных - в два с лишним раза меньше. Есть на Земле места, где осадки практически отсутствуют. Например, в пустыне Атакама осадки выпадают раз в несколько лет, а по многолетним данным, величина их не превышает 1 мм в год. Очень сухо и в Центральной Сахаре, где среднее ежегодное количество осадков менее 50 мм.
В то же время в некоторых местах выпадает гигантское количество осадков. Например, в Черрапунджи - на южных склонах Гималаев их выпадает до 12 000 мм, а в отдельные годы - до 23 000 мм, на склонах горы Камерун в Африке - до 10 000 мм.
Такие осадки, как роса, иней, туман, изморозь, гололед, образуются не в верхних слоях атмосферы, а в ее приземном слое. Охлаждаясь от поверхности Земли, воздух уже не может удерживать водяной пар, он конденсируется и оседает на окружающих предметах. Так образуется роса. При температуре предметов, расположенных у поверхности Земли, ниже 0 °C образуется иней.
При наступлении более теплого воздуха и его соприкосновении с холодными предметами (чаще всего проводами, ветками деревьев) выпадает изморозь - налет рыхлых кристалликов льда и снега.
При концентрации водяных паров в приземном слое атмосферы образуется туман. Особенно часты туманы в крупных промышленных центрах, где капельки воды, сливаясь с пылью и газами, образуют ядовитую смесь - смог.
Когда температура поверхности Земли ниже 0 °C, а из более верхних слоев выпадают осадки в виде дождя, начинается гололедица. Смерзаясь в воздухе и на предметах, капельки влаги образуют ледяную корку. Иногда льда так много, что под его тяжестью рвутся провода, ломаются ветки деревьев. Особенно опасна гололедица на дорогах и зимних пастбищах. Похож на гололедицу гололед. Но он формируется иначе: на землю выпадают жидкие осадки, а при понижении температуры ниже 0 °C вода на земле замерзает, образуя скользкую ледяную пленку.
Л. Тарасов
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.
Формирование облаков в результате конвекции.
Формирование облаков над тёплым атмосферным фронтом.
Формирование облаков над холодным атмосферным фронтом.
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.
Когда начальная температура Т 0 поднимающегося воздуха понизится до точки росы Т р, 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 Н, на которой начинается конденсация пара, определяет нижнюю границу формирующегося облака. Её называют уровнем конденсации. В метеорологии применяют приближённую формулу для высоты Н (так называемую формулу Ферреля):
Н = 120(Т 0 -Т р),
где Н 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 oros, 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.
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.
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 облако-образованию - 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.
Информация о книгах издательского дома «Интеллект» - на сайте
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
1.1 Образование облаков
2. Формы облаков
2.2 Высокие облака
2.3 Средние облака
2.4 Низкие облака
2.5 Необычные облака
Заключение
Введение
Значение облаков состоит в том, что они задерживают часть солнечной радиации и тем самым влияют на световой и тепловой режимы деятельной поверхности, препятствуют тепловому излучению Земли, из них выпадают осадки.
Несмотря на развитие современных технологий в метрологии и синоптике, по-прежнему немаловажным остается наблюдение за облаками, позволяющие получить существенные сведения о грядущей погоде. Поэтому важно уметь различать облака разных типов.
Трудно сказать, почему многим людям кажется, что различать облака - нелегкое дело, ведь, в сущности, это совсем не так. Хотя верны слова о том, что небо никогда не повторяет своего облика, все же существует всего десять основных типов облаков, и все они имеют вполне видимые различия. Но прежде, чем переходить к рассмотрению этих видов, полезно получить некоторое представление о том, как образуются облака и какими свойствами они обладают. Именно эти аспекты затронуты в данной работе.
Облака - это скопление взвешенных в атмосфере капель воды, или ледяных кристаллов, или смеси тех и других, возникших в результате конденсации водяного пара.
1.1 Образование облаков
В результате конденсации внутри атмосферы возникают скопления продуктов конденсации - капелек и кристаллов. Их называют облаками. Размеры облачных элементов настолько малы, что их вес уравновешивается силой трения еще тогда, когда они имеют очень малую скорость падения. Установившаяся скорость падения капелек получается равной лишь долям см в секунду. Скорость падения кристаллов еще меньше. Это относится к неподвижному воздуху. Но турбулентное движение воздуха приводит к тому, что столь малые капельки и кристаллы вовсе не выпадают, а длительное время остаются взвешенными в воздухе, смещаясь то вниз, то вверх вместе с элементами турбулентности. Облака переносятся воздушными течениями. Если относительная влажность в воздухе, содержащем облака, убывает, то облака испаряются. При определенных условиях часть облачных элементов укрупняется и утяжеляется настолько, что выпадает из облака в виде осадков. Таким путем вода возвращается из атмосферы на земную поверхность.
При конденсации непосредственно у земной поверхности скопления продуктов конденсации называют туманами.
При образовании туманов главной причиной охлаждения воздуха является уже не адиабатический подъем, а отдача тепла из воздуха к земной поверхности.
В зависимости от условий образования облака разделяют:
На внутримассовые, возникающие внутри однородной воздушной массы. Подъем воздуха и его охлаждение до состояния насыщенности происходят в результате процессов тепловой конвекции и динамической турбулентности. Иногда облака этой группы появляются в связи с охлаждением воздуха от подстилающей поверхности или из-за волновых движений на поверхности слоя инверсии;
Фронтальные, образующиеся при восходящих движениях больших воздушных масс на атмосферных фронтах;
Орографические, возникающие на наветренной стороне при вынужденном подъеме воздушных масс по склонам гор.
1.2 Микроструктура и водность облаков
По фазовому состоянию облачных элементов облака делятся на три класса:
· Водяные (капельные) облака, состоящие только из капель воды. Они могут существовать не только при положительных температурах воздуха, но и при отрицательных (-10°С и ниже). В этом случае капли находятся в переохлажденном состоянии.
· Смешанные облака, состоящие из смеси переохлажденных капель воды и ледяных кристаллов. Они могут существовать, как правило, при температурах воздуха от -10 до -40°С.
· Ледяные (кристаллические) облака, состоящие только из ледяных кристаллов. Они преобладают, как правило, при температурах воздуха ниже -30°С.
Облака характеризуются водностью. Водностью облаков называют содержание в них воды в жидком или твердом виде. В водяных облаках в каждом кубическом метре облачного воздуха содержится от 0,2 до 5 г воды. В кристаллических облаках еще меньше - сотые и тысячные доли грамма в м куб. При большой водности и отрицательных температурах в облаках наблюдается интенсивное обледенение самолетов.
2. Формы облаков
2.1 Международная классификация
|
Диапазон высот |
Сокращенное обозначение |
|||
|
Перистые |
||||
|
Перисто-кучевые |
||||
|
Перисто-слоистые |
||||
|
Высококучевые |
||||
|
Высокослоистые |
||||
|
Слоисто-дождевые |
||||
|
Слоистые |
||||
|
Слоисто-кучевые |
||||
|
Кучево-дождевые |
2.2 Высокие облака
Самые высокие облака тропосферы. Они образуются при наиболее низких температурах и состоят из ледяных кристаллов. На вид облака всех трех родов белые, полупрозрачные, мало затеняющие солнечный свет.
Перистые облака выглядят как отдельные нити, гряды или полосы волокнистой структуры. Перисто-кучевые облака представляют собой гряды или пласты, имеющие ясно выраженную структуру из очень мелких хлопьев, шариков, завитков (барашков). Часто они похожи на рябь на поверхности воды или песка.
Перисто-слоистые облака представляют собой тонкую прозрачную белесоватую вуаль, частично или полностью закрывающую небосвод. В них часто возникают оптические явления, называемые гало или различные комбинации светлых дуг.
2.3 Средние облака
Высококучевые облака представляют собой облачные пласты или гряды белого или серого цвета (или одновременно обоих). Это достаточно тонкие облака, более или менее затеняют солнце. Пласты или гряды состоят из плоских валов, дисков, пластин, часто расположенных рядами. Кажущаяся ширина этих элементов в облаках на небесном своде 1-5°. Характерное оптическое явление - венцы, т.е. окрашенные круги небольшого (в несколько градусов) радиуса вокруг дисков светил. Они связаны с дифракцией света водяными капельками облаков. В высококучевых облаках наблюдается также иризация: края облаков, находящихся перед солнцем, получают радужную окраску. Иризация также указывает на строение высококучевых облаков из очень мелких однородных капель, как правило, переохлажденных.
Высокослоистые облака - светлый, молочно-серый облачный покров, застилающий небосвод целиком или частично. Через менее плотные участки могут просвечивать солнце и луна, однако, в виде размытых пятен. Высокослоистые облака являются типичными смешанными облаками: наряду с мельчайшими капельками в них содержатся и мелкие снежинки. Такие облака дают слабые осадки, которые в теплое время года, как правило, испаряются по пути к земной поверхности. Зимой из высокослоистых облаков часто выпадает мелкий снег.
Слоисто-дождевые облака имеют такое же происхождение, как и высокослоистыми. Однако слой их более мощный слой (несколько километров). Эти облака находятся в нижнем, среднем и часто верхнем ярусах. облако небо атмосфера конденсация
В верхней части они состоят из мельчайших капель и снежинок, а в нижней могут содержать также крупные капли и снежинки. Поэтому слой этих облаков представляется более серым; Солнце и луна сквозь него не просвечивают. Из этих облаков, как правило, выпадает обложной дождь или снег, достигающий земной поверхности.
Под покровом таких облаков часто существуют бесформенные скопления низких разорванных облаков, особенно мрачные на фоне слоисто-дождевых.
2.4 Низкие облака
Кучевые облака - это отдельные облака в нижнем и среднем ярусах, как правило, плотные и с резко очерченными контурами, развивающиеся вверх в виде холмов, куполов, башен. Они имеют клубообразный характер (похожи на кочаны цветной капусты) и на солнце кажутся ярко-белыми. Основания облаков сравнительно темные, более или менее горизонтальные. Против солнца облака кажутся темными со светлой каймой по краям. Облака часто настолько многочисленны, что образуют гряды. Иногда они имеют разорванные края и называются разорванно-кучевыми. Кучевые облака состоят только из водяных капель (без кристаллов) и осадков, как правило, не дают. Однако в тропиках, где водность облаков велика, из них вследствие взаимного слияния капель могут выпадать небольшие дожди.
Слоистые облака также находятся в нижнем ярусе. Это самые близкие к земной поверхности облака: в равнинной местности их высота может быть всего несколько десятков метров над землей. Это однородный на вид серый слой капельного строения, из которого может выпадать морось. Но при достаточно низких отрицательных температурах в облаках появляются и твердые элементы; тогда из облаков могут выпадать ледяные иглы, мелкий снег, снежные зерна. Явлений гало эти облака не дают; солнечный диск, если он просвечивает сквозь облака, имеет четкие очертания. Временами слоистые облака представляются в виде разорванных клочьев; тогда их называют разорванно-слоистыми.
Слоисто-кучевые облака в нижнем ярусе представляют собой гряды или слои серых или беловатых облаков, почти всегда имеющие более темные части. Облака эти построены из таких же элементов, что и высококучевые (из дисков, плит, валов), однако на вид более крупных, с кажущимися размерами более 5°. Расположены эти структурные элементы по большей части регулярно, рядами. В большинстве случаев слоисто-кучевые облака состоят из мелких и однородных капелек, при отрицательных температурах - переохлажденных, и не дают осадков. Случается, что из них выпадает слабая морось или (при низких температурах) очень слабый снег.
Кучево-дождевые облака являются дальнейшей стадией развития кучевых. Они представляют собой мощные кучевообразные массы, очень сильно развитые по вертикали в виде гор и башен, часто от нижнего и до верхнего яруса. Закрывая солнце, они имеют мрачный вид и сильно уменьшают освещенность. Вершины их приплюснуты и имеют волокнистую перисто-образную структуру, нередко характерную форму наковален. Кучево-дождевые облака состоят в верхних частях из ледяных кристаллов, а в нижних - из кристаллов и капелек различной величины, вплоть до самых крупных. Они дают осадки ливневого характера: это интенсивные дожди, иногда с градом, зимою сильный густой снег, крупа. С ними часто связаны грозовые явления, которые будут подробнее рассмотрены в последующем. Поэтому такие облака называют еще грозовыми (а также ливневыми). На их фоне нередко наблюдается радуга. Под основаниями этих облаков, так же как и под слоисто-дождевыми, часто наблюдаются скопления разорванных облаков (типа разорванно-слоистых или разорванно-кучевых).
2.5 Необычные облака
Перламутровые облака практически не оказывают влияния на погоду. Они формируются на высотах в 15-30 км и состоят из кристалликов льда, на которых происходит дифракция света, проявляющаяся сильной иризацией облака. Такие облака бывают белого цвета, чаще всего в Антарктике, но наиболее впечатляюще они выглядят, когда окрашены в нежные, пастельные тона. Перламутровые облака видны только в высоких широтах (свыше приблизительно 50° северной или южной широты), когда солнце уже опустилось ниже видимой линии горизонта, но облака еще подсвечиваются, то есть сразу после заката и непосредственно перед восходом солнца. Впрочем, по статистике наблюдений, увидеть перламутровые облака утром менее вероятно, чем вечером. Эти облака относятся к волнистым облакам, образующимся на больших высотах в присутствии сильных ветров в верхних слоях атмосферы и при близком расположении зоны низкого давления.
Серебристые облака еще более редки, чем перламутровые: их можно наблюдать в середине ночи, летом и на широтах приблизительно от 45 до 60° по обе стороны от экватора. В это время солнце садится за горизонт практически на север и продолжает подсвечивать облака, располагающиеся в атмосфере на самой большой высоте: примерно 80-85 км. Серебристые облака залегают непосредственно под плоскостью мезопаузы - самой холодной области атмосферы. Эти облака имеют характерный серебристо-белый цвет и видны приблизительно в течение часа около полуночи. Серебристые облака состоят из кристалликов льда, упорядоченных в очень тонкие слои, в которых различимы складки и волны, складывающиеся затем в целостную структуру облака.
Заключение
Рассмотрев, как образовываются облака, узнав их свойства и самое главное виды, можно прийти к выводу, что облака могут много рассказать нам о процессах, протекающих в небе. Они изменяют характер окружающего их воздуха.
Многие люди, а особенно метеорологи, имеют неподдельный интерес к облакам, потому что знание их может помощь без проблем и практически безошибочно предсказать погоду на ближайшее время.
Список использованных источников
1. Атлас погоды: Атмосферные явления и прогнозы / Сторм Данлоп; [пер. с англ. Д. Курдыбайло]. - Спб.: Амфора. ТИД Амфора, 2010. - 191 с.: ил. - (Серия "Амфора - Атлас").
2. Метеорология и климатология: учебник. - 7-е изд. / С.П. Хромов, М.А. Петросянц. - М.: Изд-во Моск. Ун-та: Наука, 2006. - 582 с.: илл. - (Классический университетский учебник).
3. Полякова Л.С., Кашарин Д.В. Метеорология и климатология Издательство: Новочеркасск: НГМА, 2004, 107 с.
4. Авиационная метеорология // Облака. Влияние облачности на производство полетов. - Режим доступа: http://aviaspec.com/aviatsionnaya-meteorologiya/oblaka.html
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Почва - поверхностный слой земной коры и самостоятельная экосистема, его образование и развитие в результате взаимодействия живых микроорганизмов, горных пород. Состав и свойства почвы. Классификация почв по механическому составу: основные характеристики.
реферат , добавлен 14.11.2010
Образование оксидов, связанное с различными геологическими процессами: эндогенными, экзогенными и метаморфическими. Физические свойства арсенолита - редкого минерала, оксида мышьяка. Химическая формула, морфология, разновидности и образование кварца.
презентация , добавлен 05.02.2016
Геоморфология, рассмотрение процессов образования рельефа, рельефообразующих процессов прошлого. Континентальные поднятия, платформенные равнины и их характерные особенности. Поверхности выравнивания, морфологическое становление области горообразования.
реферат , добавлен 03.06.2010
Исследование геологических и геохимических процессов, протекающих в океанах и морях. Анализ накопления и преобразования огромной массы минеральных и органических веществ. Изучение классификации твердых полезных ископаемых, процессов осадконакопления.
реферат , добавлен 05.06.2012
История и основные этапы образования и развития материков и океанов на Земле, факторы, спровоцировавшие данные процессы и повлиявшие на их интенсивность. Тектоническое строение материков и океанов, их главные отличительные характеристики и свойства.
реферат , добавлен 23.04.2010
Минерал как природное вещество, состоящее из одного элемента или из закономерного сочетания элементов, образующееся в результате природных процессов. Их классификация и типы в зависимости от различных физических факторов. Анализ химического состава.
презентация , добавлен 22.08.2015
Условия залегания и свойства газа, нефти и воды в пластовых условиях. Физические свойства нефти. Главные свойства нефти в данных условиях, принципы и этапы отбора проб. Нефтенасыщенность пласта, характер и направления движения нефти внутри него.
курсовая работа , добавлен 19.06.2011
Сущность и основные факторы, провоцирующие развитие карст-процессов в природе, их результаты. Характеристика карстовых пещер, стадии их развития, классификация и разновидности. Карстовые колодцы, шахты и пропасти. Условия, возможности образования карста.
курсовая работа , добавлен 24.11.2010
Физические и химические свойства нефти. Теория возникновения газа. Применение продуктов крекинга. Внутреннее строение Земли. Геодинамические закономерности относительного изменения запасов и физико-химических свойств нефти различных месторождений.
дипломная работа , добавлен 06.04.2014
Гипотезы происхождения природных алмазов, их свойства и применение. Алмазоносные провинции мира. Мантийная гипотеза. Немагматическая теория. Метеоритная гипотеза. Флюидная гипотеза. Диатремы, кимберлитовые трубки. Форма кристаллов. Синтез балласов.
При конденсации водяного пара в атмосфере на высоте от нескольких десятков до сотен метров и даже километров образуются облака.
Это происходит в результате испарения водяного пара с поверхности Земли и его поднятия восходящими потоками теплого воздуха. В зависимости от своей температуры облака состоят из капелек воды или кристалликов льда и снега. Эти капли и кристаллы настолько малы, что их удерживают в атмосфере даже слабые восходящие потоки воздуха.
Форма облаков очень разнообразна и зависит от многих факторов: высоты, скорости ветра, влажности и т. д. Вместе с тем можно выделить группы облаков, сходных по форме и высоте. Наиболее известны из них кучевые, перистые и слоистые, а также их разновидности: слоисто-кучевые, перисто-слоистые, слоисто-дождевые и др. Облака, перенасыщенные водяным паром, имеющие темно-фиолетовый или почти черный оттенок, называют тучами.
Степень покрытия неба облаками, выраженную в баллах (от 1 до 10), называют облачностью.
Высокая степень облачности предвещает, как правило, выпадение осадков. Их выпадение наиболее вероятно из высокослоистых, кучево-дождевых и слоисто-дождевых облаков.
Воду, выпавшую в твердом или жидком состоянии в виде дождя, снега, града или сконденсировавшуюся на поверхности различных тел в виде росы, инея, называют атмосферными осадками.
Дождь образуется тогда, когда мельчайшие капельки влаги, содержащиеся в облаке, сливаются в более крупные и, преодолевая силу восходящих потоков воздуха, под действием силы тяжести выпадают на Землю. Если в облаке оказываются мельчайшие частицы твердых тел, например пыль, то процесс конденсации ускоряется, поскольку пылинки играют роль ядер конденсации.
В пустынных районах при низкой относительной влажности конденсация водяного пара возможна только на большой высоте, где температура ниже, однако дождинки, не долетая до земли, испаряются в воздухе. Это явление получило название сухих дождей.
Если конденсация водяного пара в облаке происходит при отрицательных температурах, образуются осадки в виде снега.
Иногда снежинки из верхних слоев облака опускаются в нижнюю его часть, где температура выше и содержится огромное количество переохлажденных капель воды, удерживаемых в облаке восходящими потоками воздуха. Соединяясь с капельками воды, снежинки теряют форму, вес их увеличивается, и они выпадают на землю в виде снежной пурги – шарообразных снежных комочков диаметром 2–3 мм.
Необходимое условие образования града – наличие облака вертикального развития, нижний край которого находится в зоне положительных, а верхний – в зоне отрицательных температур (рис. 36). При этих условиях образовавшаяся снежная пурга восходящими потоками поднимается в зону отрицательных температур, где превращается в льдинку шарообразной формы – градину. Процесс поднятия и опускания градины может происходить многократно и сопровождаться увеличением ее массы и размера. Наконец градина, преодолевая сопротивление восходящих потоков воздуха, выпадает на землю. Градины неодинаковы по размеру: они могут быть величиной от горошины до куриного яйца.
Рис. 36. Схема образования града в облаках вертикального развития
Количество атмосферных осадков измеряют с помощью осадкомера. Многолетние наблюдения за количеством выпадающих осадков позволили установить общие закономерности их распространения по поверхности Земли. Наибольшее количество осадков выпадает в экваториальной полосе – в среднем 1500–2000 мм. В тропиках количество их снижается до 200–250 мм. В умеренных широтах происходит увеличение выпадающих осадков до 500–600 мм, а в полярных областях количество их не превышает 200 мм в год.
В пределах поясов также наблюдается значительная неравномерность в выпадении осадков. Она обусловлена направлением ветров и особенностями рельефа местности. Например, на западных склонах Скандинавских гор выпадает 1000 мм осадков, а на восточных – в два с лишним раза меньше. Есть на Земле места, где осадки практически отсутствуют. Например, в пустыне Атакама осадки выпадают раз в несколько лет, а по многолетним данным, величина их не превышает 1 мм в год. Очень сухо и в Центральной Сахаре, где среднее ежегодное количество осадков менее 50 мм.
В то же время в некоторых местах выпадает гигантское количество осадков. Например, в Черрапунджи – на южных склонах Гималаев их выпадает до 12 000 мм, а в отдельные годы – до 23 000 мм, на склонах горы Камерун в Африке – до 10 000 мм.
Такие осадки, как роса, иней, туман, изморозь, гололед, образуются не в верхних слоях атмосферы, а в ее приземном слое. Охлаждаясь от поверхности Земли, воздух уже не может удерживать водяной пар, он конденсируется и оседает на окружающих предметах. Так образуется роса. При температуре предметов, расположенных у поверхности Земли, ниже 0 °C образуется иней.
При наступлении более теплого воздуха и его соприкосновении с холодными предметами (чаще всего проводами, ветками деревьев) выпадает изморозь – налет рыхлых кристалликов льда и снега.
При концентрации водяных паров в приземном слое атмосферы образуется туман. Особенно часты туманы в крупных промышленных центрах, где капельки воды, сливаясь с пылью и газами, образуют ядовитую смесь – смог.
Когда температура поверхности Земли ниже 0 °C, а из более верхних слоев выпадают осадки в виде дождя, начинается гололедица. Смерзаясь в воздухе и на предметах, капельки влаги образуют ледяную корку. Иногда льда так много, что под его тяжестью рвутся провода, ломаются ветки деревьев. Особенно опасна гололедица на дорогах и зимних пастбищах. Похож на гололедицу гололед. Но он формируется иначе: на землю выпадают жидкие осадки, а при понижении температуры ниже 0 °C вода на земле замерзает, образуя скользкую ледяную пленку.
Давление атмосферы
Масса 1 м 3 воздуха на уровне моря при температуре 4 °C в среднем составляет 1 кг 300 г, что обусловливает существование атмосферного давления. Живые организмы, в том числе и здоровый человек, не ощущают этого давления, так как оно уравновешивается внутренним давлением организма.
За давлением воздуха и его изменениями ведутся систематические наблюдения на метеостанциях. Давление измеряют барометрами – ртутными и пружинными (анероидами). Измеряется давление в паскалях (Па). Давление атмосферы на широте 45° на высоте 0 м над уровнем моря при температуре 4 °C считается нормальным, оно соответствует 1013 гПа, или 760 мм ртутного столба, или 1 атмосфере.
Давление с высотой уменьшается в среднем на 1 гПа на каждые 8 м высоты. Пользуясь этим, можно, зная давление у поверхности Земли и на какой-то высоте, вычислить эту высоту. Разница давлений, например в 300 гПа, означает, что предмет находится на высоте 300 х 8 = 2400 м.
Давление атмосферы зависит не только от высоты, но и от плотности воздуха. Холодный воздух плотнее и тяжелее теплого. В зависимости от того, какие воздушные массы господствуют в данной местности, в ней устанавливается высокое или низкое атмосферное давление. На метеостанциях или в пунктах наблюдения оно фиксируется автоматическим прибором – барографом.
Если на карте соединить все точки с одинаковым давлением, то получившиеся линии – изобары покажут, как оно распределяется на поверхности Земли.
На картах изобар отчетливо проявляются две закономерности.
1. Давление изменяется от экватора к полюсам зонально. На экваторе оно пониженное, в тропических областях (особенно над океанами) – повышенное, в умеренных – переменное от сезона к сезону, а в полярных вновь повышается.
2. Над материками зимой устанавливается повышенное, а летом – пониженное давление. Это обусловлено тем, что суша зимой охлаждается и воздух над ней уплотняется, а летом, наоборот, над сушей воздух более теплый и менее плотный.
Ветры, их виды
Из области, где давление повышено, воздух перемещается, «течет» туда, где оно ниже. Движение воздуха называется ветром. Для наблюдения за ветром – его скоростью, направлением и силой – используют флюгер и анемометр. По результатам наблюдений за направлением ветра строят розу ветров (рис. 37) за месяц, сезон или год. Анализ розы ветров позволяет установить преобладающие направления ветров для данной местности.
Рис. 37. Роза ветров
Скорость ветра измеряют в метрах в секунду. При штиле скорость ветра не превышает 0 м/с. Ветер, скорость которого более 29 м/с, называется ураганом. Самые сильные ураганы отмечены в Антарктиде, где скорость ветра достигала 100 м/с.
Силу ветра измеряют в баллах, она зависит от его скорости и плотности воздуха. По шкале Бофорта штилю соответствует 0 баллов, а урагану максимальное количество баллов – 12.
Зная общие закономерности распределения атмосферного давления, можно установить направление основных потоков воздуха в нижних слоях атмосферы Земли (рис. 38).
Рис. 38. Схема общей циркуляции атмосферы
1. Из тропических и субтропических областей повышенного давления основной поток воздуха устремляется к экватору, в область постоянно низкого давления. Под влиянием отклоняющей силы вращения Земли эти потоки отклоняются вправо в Северном полушарии и влево – в Южном. Эти постоянно дующие ветры называют пассатами.
2. Часть тропического воздуха перемещается в умеренные широты. Это движение особенно активизируется летом, когда там господствует более низкое давление. Эти потоки воздуха в Северном полушарии также отклоняются вправо и принимают вначале юго-западное, а затем и западное направление, а в Южном – северо-западное, переходящее в западное. Таким образом, в умеренных широтах обоих полушарий преобладает западный перенос воздуха.
3. Из полярных областей высокого давления воздух перемещается в умеренные широты, принимая северо-восточное направление в Северном и юго-восточное – в Южном полушариях.
Пассаты, западные ветры умеренных широт и ветры из полярных областей называются планетарными и распределяются зонально.
4. Это распределение нарушается на восточных побережьях материков Северного полушария в умеренных широтах. В результате сезонного изменения давления над сушей и прилегающей водной поверхностью океана зимой здесь дуют ветры с суши на море, а летом – с моря на сушу. Эти ветры, изменяющие свое направление по сезонам, называют муссонами. Под действием отклоняющего влияния вращающейся Земли летние муссоны принимают юго-восточное направление, а зимние – северо-западное. Муссонные ветры особенно характерны для Дальнего Востока и Восточного Китая, в меньшей мере они проявляются на восточном побережье Северной Америки.
5. Кроме планетарных ветров и муссонов имеются локальные, так называемые местные ветры. Они возникают из-за особенностей рельефа, неравномерности нагревания подстилающей поверхности.
Бризы – береговые ветры, наблюдающиеся в ясную погоду на берегах водоемов: океанов, морей, крупных озер, водохранилищ и даже рек. Днем они дуют с водной поверхности (морской бриз), ночью – с суши (береговой бриз). Днем суша нагревается сильнее, чем море. Воздух над сушей поднимается, потоки воздуха с моря устремляются на его место, образуя дневной бриз. В тропических широтах дневные бризы – довольно сильные ветры, приносящие влагу и прохладу с моря.
Ночью поверхность воды нагрета сильнее, чем суша. Воздух поднимается вверх, а на его место устремляется воздух с суши. Образуется ночной бриз. По силе он обычно уступает дневному.
В горах наблюдаются фены – теплые и сухие ветры, дующие по склонам.
Если на пути движущегося холодного воздуха поднимаются подобно плотине невысокие горы, может возникнуть бора. Холодный воздух, преодолев невысокий барьер, с огромной силой обрушивается вниз, причем при этом происходит резкое понижение температуры. Бора известна под разными названиями: на Байкале это сарма, в Северной Америке – чинук, во Франции – мистраль и т. д. В России бора особенной силы достигает в Новороссийске.
Суховеи – это сухие и знойные ветры. Они характерны для засушливых районов земного шара. В Средней Азии суховей называют самумом, в Алжире – сирокко, в Египте – хатсином и т. д. Скорость ветра-суховея достигает 20 м/с, а температура воздуха – 40 °C. Относительная влажность при суховее резко падает и понижается до 10 %. Растения, испаряя влагу, высыхают на корню. В пустынях суховеи нередко сопровождаются пыльными бурями.
Направление и силу ветра необходимо учитывать при строительстве населенных пунктов, промышленных предприятий, жилищ. Ветер – один из важнейших источников альтернативной энергии, его используют для выработки электроэнергии, а также для работы мельниц, водокачек и др.