Основні факти про хмари, які повинен знати кожен

Хмари можуть виглядати як великі пухнасті зефіри в небі, але насправді це видимі збори крихітних крапельок води (або кристаликів льоду, якщо досить холодно), які живуть високо в атмосфері над поверхнею Землі. Тут ми обговорюємо науку про хмари: як вони утворюються, рухаються та змінюють колір.

формування

Хмари утворюються, коли шматок повітря піднімається від поверхні вгору в атмосферу. Коли посилка піднімається, вона проходить через все нижчі рівні тиску (тиск зменшується з висотою). Пам’ятайте, що повітря має тенденцію рухатися від областей з вищим до нижчого тиску, тому, коли посилка рухається в області з нижчим тиском, повітря всередині неї виштовхується назовні, спричиняючи її розширення. Це розширення використовує теплову енергію, отже охолоджуючи повітряний пакет. Чим далі він рухається вгору, тим більше охолоджується. Коли його температура охолоджується до температури точки роси, водяна пара всередині посилки конденсується в краплі рідкої води. Потім ці краплі збираються на поверхнях пилу, пилку, диму, бруду та частинок морської солі, які називаються ядрами . . (Ці ядра є гігроскопічними, тобто вони притягують молекули води.) Саме в цей момент — коли водяна пара конденсується й осідає на ядра конденсації — утворюються хмари, які стають видимими.

Форма

Ви коли-небудь спостерігали за хмарою досить довго, щоб побачити, як вона розширюється, або відводили погляд на мить, щоб побачити, що коли ви озирнетеся назад, її форма змінилася? Якщо так, ви будете раді знати, що це не ваша уява. Форма хмар постійно змінюється завдяки процесам конденсації та випаровування.

Після утворення хмари конденсація не припиняється. Ось чому ми іноді помічаємо хмари, що розширюються в сусіднє небо. Але оскільки потоки теплого, вологого повітря продовжують підніматися вгору і живлять конденсат, більш сухе повітря з навколишнього середовища зрештою проникає в плавучий стовп повітря в процесі, який називається захопленням . Коли це більш сухе повітря потрапляє в тіло хмари, воно випаровує краплі хмари та змушує частини хмари розсіюватися.

Рух

Хмари починаються високо в атмосфері, оскільки саме там вони створюються, але вони залишаються підвішеними завдяки крихітним частинкам, які вони містять.

Краплі води або кристали льоду в хмарі дуже малі, менше мікрона (це менше однієї мільйонної частки метра). Через це вони дуже повільно реагують на гравітацію . Щоб допомогти візуалізувати цю концепцію, розглянемо камінь і перо. Сила тяжіння впливає на кожну з них, однак камінь падає швидко, тоді як перо поступово дрейфує на землю через свою меншу вагу. Тепер порівняйте перо та окрему частинку краплі хмари; частинці знадобиться навіть більше часу, ніж перу, щоб впасти, і через крихітний розмір частинки найменший рух повітря утримає її вгорі. Оскільки це стосується кожної краплі хмари, це стосується й усієї хмари.

Хмари подорожують разом із вітром верхнього рівня . Вони рухаються з тією ж швидкістю та в тому ж напрямку, що й переважаючий вітер на рівні хмари (низький, середній або високий).

Хмари високого рівня є одними з найшвидших, оскільки вони утворюються поблизу верхньої частини тропосфери і штовхаються струминним потоком.

колір

Колір хмари визначається світлом, яке воно отримує від Сонця. (Пригадайте, що Сонце випромінює біле світло; що біле світло складається з усіх кольорів у видимому спектрі: червоного, оранжевого, жовтого, зеленого, синього, індиго, фіолетового; і що кожен колір у видимому спектрі представляє електромагнітну хвилю різної довжини.)

Процес працює так: коли світлові хвилі Сонця проходять крізь атмосферу та хмари , вони зустрічаються з окремими краплинами води, які утворюють хмару. Оскільки краплі води мають подібний розмір до довжини хвилі сонячного світла, краплі розсіюють сонячне світло за типом розсіювання, відомим як розсіювання Мі, при якому розсіюються всі довжини хвилі світла. Оскільки всі довжини хвиль розсіяні, а разом усі кольори в спектрі складають біле світло, ми бачимо білі хмари.

У випадку товстіших хмар, таких як шаруваті, сонячне світло проходить, але блокується. Це надає хмарі сіруватий вигляд.

✅Визначення та види хмар: їх характеристики і з чого складаються

До складу атмосфери входять різні види хмар. Вони формуються шляхом скупчення окремих частинок в певному обсязі. Їх можна побачити на небі неозброєним оком, перебуваючи в будь-якій точці Землі або космічного простору.

Основне поняття

За визначенням хмара-скупчення дрібних крапель води або кристалів льоду. У наукових доповідях використовується поняття хмарні елементи. У природі вони можуть утворитися за умови, що температура вище -10 ° C. основна характеристика хмар — наявність змішаного складу (кристали з краплями). Якщо температура нижче -15 ° C, відбувається скупчення кристалів.

В процесі їх зміцнення і при конденсації швидкість випадання опадів зростає. Якщо вона перевищує швидкість висхідного потоку, хмарні елементи починають рухатися до земної поверхні. Це призводить до випадання опадів. Подібне явище характерне для змішаних видів, включаючи наступні:

• купчасто-дощові;
• високошаруваті;
• шарувато-дощові.

Причина утворення слабких мрячних опадів – формування хмарних елементів однорідного складу. Їх будь-які різновиди відіграють важливу роль в радіаційному земному режимі. Це пояснюється тим, що вони формують альбедний і парниковий ефекти, згладжуючи температурні коливання.

Принципи класифікації

З урахуванням висоти, опису та інших критерій географи виділяють кілька класифікацій хмар. Конвективні типи діляться на елементи термічної і динамічної конвекцій. До першої групи належать атмосферні маси, які формуються шляхом нерівномірного нагріву знизу і підйому вгору. Динамічні утворюються через примусовий підйом повітря перед височинами.

• Хвилясті.
• Купчасті.
• Купчасто-дощові.
• Перисті.
• Шаруваті.
• Лентикулярні.
• Кельвіна-Гельмгольца.

Хвилясті хмари формуються в антициклонах в результаті інверсії (зміни в атмосфері). У цей період нижній приділ збігається з конденсацією. На кордоні між холодними і теплими повітряними масами розвиваються спеціальні хвилі. З їх допомогою повітря піднімається вгору, охолоджуючись, утворюючи хмари. Вони схожі на вали.

В результаті зустрічі холодних і теплих повітряних мас формуються хмарні елементи Висхідного ковзання. При турбулентному перемішуванні повітря піднімається вгору за допомогою вітру, а внизу з’являється туман. Він поступово трансформується в шаруваті хмари.

Купчасті види

Якщо повітряні маси охолоджуються до температури, при якій обсяг водяної пари значний, з’являються купчасті хмари. Водяна пара піддається конденсації, формуючи крапельки води. Основна умова формування-підняття повітря в атмосферу. Аналогічне явище спостерігається, коли вологі повітряні маси вступають в контакт з холодною поверхнею. Явище відбувається в тропосфері (нижній шар атмосфери).

У теплу погоду земля гріється з повітрям, який знаходиться над нею. На наступному етапі здійснюється конвекція і подальше формування купчастих елементів. Зовні вони схожі на вату з плоским дном. З них не йде дощ, тому вони забезпечують гарну погоду.

Ознака випадання опадів – збільшення і зростання по висоті маленьких утворень. Подібне відбувається влітку, коли ранкові купчасті хмари швидко перетворюються в купчасто-дощові. Поблизу землі вони можуть мати чіткі межі. Інша ознака-можливість з висотою перевтілюватися в дим по краях.

Подібне явище пояснюється тим, що хмари не складаються вже з крапель води. Вони сформовані з кристалів льоду. При пориві вітру з’являються краплі води, що сприяє появі чітких країв. За межі хмар виносяться і крижані кристали. Процес здійснюється повільно, тому краї виглядають більш димчастими.

Для купчасто-дощової групи характерна плоска верхівка. Усередині відбувається конвекція повітряних мас з їх подальшим охолодженням. Втрачається їх плавучість. Вони не здатні піднятися вгору, тому поширюються в сторони.

Пір’яні та слоїсті

Що таке перисті хмари

У високих шарах відбувається формування пір’яних повітряних мас. Складаються перисті хмари з кристалів льоду. Для них властива загнута форма. Опади випадають на високих широтах або великих висотах. Перисті покривають значну площу неба, стаючи товщі і нижче. Це вказує на наближення теплого фронту. У ньому зустрічаються холодне і гаряче повітря. Оскільки останні маси легше першого, він піднімається вгору, формуючи хмарні елементи. Якщо вони опускаються, протягом 12 годин піде дощ.

У нижньому шарі атмосфери утворюються шаруваті хмари. В процесі беруть участь висхідне повітря або слабкий вітер. Хмари мають незначну товщину, тому з них випадає тільки Мряка. Вони схожі на туман.

Лентикулярні і Кельвіна-Гельмгольца

Для отримання первинного уявлення про надзвичайно складний рух вивчаються Хмари Кельвіна-Гельмгольца. Група утворюється в результаті видування повітря вгору. Їх можна помітити в горах.

Перевалюючи через вершину, повітря опускається вниз. При його розігріві відбувається випаровування. Якщо воно проскакує далі, повітряні маси знову піднімаються вгору, формуючи іншу хмару. Щоб отримати точний прогноз, метеорологи враховують силу взаємодії вітру з гірськими вершинами та іншими особливостями поверхні.

В останню групу входять Хмари Кельвіна-Гельмгольца. Вони схожі на розбиту морську хвилю. Коли повітря на різній висоті рухається по горизонту з будь-якою швидкістю, його стан вважається нестабільним. Межа між повітряними масами покривається брижами, що сприяє формуванню великих хвиль. Подібне явище спостерігається в Данії.

Крім Землі, хмари формуються на інших планетах, включаючи Марс, Венеру. Для них характерна різна природа. На другій від сонця планеті найпотужніший хмарний шар представлений у вигляді сірчаної кислоти. Хмарні маси титану – джерело метанового дощу, за умови, що температура дорівнює -180°С.