Chmury powstają w wyniku kondensacji pary wodnej. Odgrywają one ważną rolę w procesach redystrybucji wilgoci na Ziemi.
Skład chmur
W zależności od składu są podzielone na 3 grupy:
- Woda - całkowicie złożona z kropli wody (powyżej -10 ℃). W temperaturach ujemnych kropelki są przechłodzone.
- Lód lub krystaliczny - całkowicie złożony z kryształków lodu (poniżej -15 ℃).
- Mieszane - mieszanina kryształków lodu i kropli wody (od -10 do -15 ℃).
Krople wody i kryształów nazywane są elementami chmurnymi. Rozmiar kropel różni się znacznie. Są one określane za pomocą metody mikrofotografii (tworzenie zdjęć o dużym powiększeniu).
Kiedy chmura dopiero zaczyna się formować, średnica kropelek w niej waha się między 5-50 mikronów (1 mikron = 0,001 mm). Na etapie rozwoju chmury kropelki stają się większe - od 50 do 200 mikronów średnicy. Zaczynają spadać stopniowo, podczas gdy w meteorologii mówią o drobnym deszczu - mżawce. W przyszłości krople można przekształcić w krople deszczu o średnicy od 500 do 5000 mikronów.
Interesujący fakt: chmury wydają się lekkie i „przewiewne”, ale w rzeczywistości ciężar dużej chmury wynosi około 1 tony.
Kryształy mają różne kształty i rozmiary w zależności od wilgotności i temperatury powietrza. Większość nazywa się kompletnymi i przypomina sześciokątny pryzmat w kształcie. Jeśli wysokość takiego kryształu jest niewielka w porównaniu do podstawy, jest to płyta. Przeciwne kryształy są lodowymi kolumnami. Znalezione są również elementy o złożonym kształcie, w kształcie igły.
Kropelki wody są zatem małe, ale ich gęstość w składzie chmury wynosi kilkaset na 1 cm³. Wręcz przeciwnie, kryształy są większe, ale są mniej gęste - do 100 na 10 cm³.
Inną ważną cechą jest zawartość wody - jest to ilość wody zawartej w 1m3 chmury. Średnia zawartość wody:
- chmury z małymi kroplami - do 1 g / m³;
- cumulus - 2 g / m³;
- cumulonimbus - 4-5 g / m³;
- krystaliczny - do 0,02 g / m³;
- zmieszany - 0,2-0,3 g / m³.
Jak powstają chmury?
Tworzenie się chmur jest złożonym procesem, którego wszystkie etapy są ze sobą ściśle powiązane. Chmury mogą tworzyć się na dowolnej szerokości geograficznej.
Tworzenie się chmur
Chmura powstaje w wyniku przejścia pary wodnej w stan ciekły lub stały - kondensacji. Występuje z dwóch powodów: spadku temperatury i wzrostu wilgotności bezwzględnej. Najczęściej oba czynniki występują jednocześnie.
Spadek temperatury tłumaczy się wzrostem mas powietrza, a także ich ruchem poziomym (doradztwo). Zatem ciepłe powietrze znajduje się nad zimną powierzchnią ziemi. Masy powietrza rosną z kilku powodów:
- konwekcja;
- topografia;
- cyklony;
- tworzenie frontów atmosferycznych.
Gdy powierzchnia Ziemi jest intensywnie ogrzewana przez światło słoneczne, ciepło jest przenoszone do powietrza. Następuje konwekcja - ogrzane powietrze podnosi się szybko i zaczyna chłodzić na wysokości. Zawiera parę wodną. Istnieje koncepcja punktu rosy - jest to temperatura, w której para wodna osiąga punkt nasycenia i zaczyna kondensować.
Wysokość, na której rozpoczyna się proces przekształcania pary w krople rosy, stanowi dolną granicę tworzącego się obłoku lub poziom kondensacji. Jednocześnie podgrzane powietrze nadal wypływa z powierzchni ziemi. Przekracza dolną granicę, a kondensacja występuje na wyższym poziomie. Więc chmura staje się większa. Jego górna granica jest zwykle wyrażana niewyraźnie, nazywana jest poziomem swobodnej konwekcji.
Interesujący fakt: czasami wzniesienia pojawiają się na ścieżce prądów powietrza. Podczas ich przezwyciężania masy powietrza podnoszą się.Takie chmury są pochodzenia orograficznego. Ich wysokość zależy od wysokości przeszkody.
Cyklon jest masą powietrza w postaci wiru atmosferycznego. Masy powietrza wirują w kierunku środka pionowej osi cyklonu. Z tego powodu występują spadki ciśnienia - intensywnie przepływa powietrze. Mogą dotrzeć do górnych granic troposfery i utworzyć dużą liczbę warstwowych, deszczowych, chmur cumulusowych i ich odmian. Takie chmury zawsze powodują opady atmosferyczne.
Wpływ frontów atmosferycznych na chmury
Front atmosferyczny powstaje w wyniku konwergencji mas ciepłego i zimnego powietrza. W takim przypadku chmury mogą pojawić się zarówno nad ciepłym, jak i zimnym frontem. Tworzenie się ciepłych chmur zachodzi intensywniej.
Podczas zderzenia mas powietrza ciepłe strumienie poruszają się w górę - wzdłuż łagodnej linii wycofywania się zimnych strumieni lub wzdłuż powierzchni czołowej. Gdy powietrze porusza się prawie poziomo (z niewielkim odchyleniem w górę), powstają chmury wznoszącego się szybu. Takie chmury wyróżniają się niewielką wysokością i znaczną długością w kierunku poziomym - do setek kilometrów.
Chmury Cumulus tworzą się nad zimnym atmosferycznym frontem. Kiedy masy ciepłego powietrza ześlizgują się, zimno porusza się tuż pod nimi.
Jak chmury szybują po niebie?
Chmury są jaśniejsze niż powietrze. Znajdują się one na różnych wysokościach. Chmury poruszają się po niebie z powodu ruchu mas powietrza, przepływów wiatru.
Interesujący fakt: Ruch chmur w przeciwnych kierunkach jest niesamowitym, ale zrozumiałym zjawiskiem. Wynika to z faktu, że chmury nie są ciągłe i poruszają się razem z prądami powietrza. Jednocześnie kierunek i prędkość wiatru zmieniają się wraz z wysokością.
Gdzie znajdują się chmury?
Każda grupa chmur ma określoną strefę lokalizacji, która zależy od pory roku. Tak więc wiosną i latem (w umiarkowanych szerokościach geograficznych) chmury wodne zajmują dolną część troposfery (dolna warstwa atmosfery, której górna granica znajduje się na wysokości 6-20 km). Mieszane chmury zajmują środkową warstwę troposfery, podczas gdy chmury krystaliczne zajmują górną. Wraz z nadejściem jesieni i zimy w dolnej troposferze mogą pojawić się lodowe chmury.
Istnieje również klasyfikacja chmur, według której są one podzielone na rodziny i rodzaje. Każda rodzina ma swój własny poziom:
- Chmury rozwoju pionowego (konwekcja).
- Niższy poziom wynosi do 2 km.
- Środkowy poziom wynosi od 2 do 6 km.
- Górny poziom wynosi od 6 do 13 km.
Rodzaje chmur
Istnieje 10 głównych rodzajów lub rodzajów chmur, które różnią się wyglądem, kształtem i innymi parametrami.
Chmury Cumulus
Różni się gęstością, jasny biały odcień. Opracowany w kierunku pionowym. Górna część ma okrągły kształt. Z reguły powstają w masach powietrza neutralnego lub zimnego. Grubość - 1-2 lub 3-5 km.
Warstwowe chmury
Struktura przypomina mgłę z powodu jednorodności, ale zajmuje wysokość 100-400 m. Najczęściej niebo jest całkowicie zakryte, czasem obserwuje się luki. Średnia grubość to dziesiątki, setki metrów.
Stratocumulus chmury
Różnią się szarym odcieniem i składają się głównie z wody. Mogą być prezentowane w postaci ciągłej masy lub fal oddzielonych promieniami słońca. Grubość - 200-800 m.
Altostratus
Na zewnątrz przypominają szarą zasłonę, czasem z niebieskawym odcieniem. Może mieć jednorodną lub lekko wyrażoną strukturę. W kompozycji dominują kryształy, schłodzone krople.
Chmury Altocumulus
Charakterystyczny dla ciepłego sezonu. Może mieć biały, szary, niebieski odcień. Przyjmują formę talerzy, rozdartych płatków, między którymi prześwitują promienie słońca. Na wysokości rozciągają się na kilkaset metrów. Czasami zamieniają się w potężny cumulus.
Chmury Spindrift
Liczne elementy pierzaste (nici, strzępy, grzbiety), wydłużone.Mają włóknistą strukturę i możliwą obecność jedwabistego połysku. Znajdują się na dużych wysokościach i składają się z kryształów.
Dominują duże kryształy, które wyraźnie spadają. Dlatego chmury cirrus charakteryzują się znacznym rozmiarem pionowym i nierównomiernym kierunkiem włókien.
Chmury Cirrocumulus
Mają kulisty, wydłużony kształt, znajdujący się na wysokości 6 km. Charakterystyczną cechą jest brak cieni. Możliwe jest również zabarwienie krawędzi jako tęczy. Utworzony z kryształów.
Chmury Cirrostratus
Przedstawiony w postaci białego odcienia o jednorodnej strukturze. Dobrze przezroczyste przez słońce i światło księżyca. Może być mglisty lub włóknisty.
Interesujący fakt: Przy udziale chmur cirrostratus często występuje zjawisko zwane halo lub halo. Jest to zjawisko atmosferyczne o charakterze optycznym, którym jest blask wokół źródła światła. Powstaje z tego powodu, że promienie światła przechodzące przez chmurę załamują się przez kryształy. Halo częściej przybiera formę koła, półkola, słupa światła itp.
Chmury deszczowe
Solidna warstwa ciemnoszarego. Grubość sięga kilku kilometrów. W okresie opadów wydaje się jednorodny. W przerwach stają się niejednorodne.
Chmury Cumulonimbus
Wyróżniają się gęstością, rozwojem pionowym, obfitymi opadami deszczu z gromem, gradem. Utworzony z dużych chmur cumulusowych. Można je zbierać w długą linię - linię szkwałów.
Jak odróżnić chmury cumulus, Altocumulus i Cirrocumulus na niebie?
Chmura cumulus ma wyraźny kształt, duży rozmiar. Jego grubość zwykle odpowiada szerokości lub ją przekracza. Chmury Altocumulus są małe i rozproszone po niebie (najczęściej pojawiają się wiosną i latem). Chmury Cirrocumulus są cienkie, przypominają falę lub falę z powodu licznych zakrętów.
Rzadkie rodzaje chmur
Jeśli cumulusy, chmury pierzaste i inne chmury są powszechne, to obserwowanie odmian opisanych poniżej na niebie można uznać za szczęście.
Morning Gloria
Nisko położone fale atmosferyczne, które najczęściej obserwuje się w północnej części Australii (Zatoka Carpentaria). Eksperci wciąż nie mogą ustalić dokładnej przyczyny powstawania takich chmur. Rozciągają się na setki kilometrów długości, na wysokości 100-200 m.
Storm Collar
Inną nazwą jest chmura brutto. Jest to również popularna nazwa dla pewnej odmiany chmur cumulonimbus przypominających długi kształt szybu. Często kołnierz burzy tworzy się na granicy frontów atmosferycznych na wysokości od 100 do 2000 m. Przynosi ze sobą zapory, deszcze, burze i spadki ciśnienia w pobliżu powierzchni ziemi. Poranna chwała jest uważana za najrzadszą odmianę kołnierzy burzowych.
Efekt Fallstreak
Kiedy szczelina pojawia się w ciągłej warstwie chmur Altocumulus lub Cirrocumulus, jest to efekt Fallstreak. Duże dziury pojawiają się w wyniku spadających kryształków lodu. Powstają na wyższych poziomach, a nawet w spalinach latającego samolotu.
Z zastrzeżeniem kilku warunków (temperatura powietrza, wilgotność, przechłodzone krople wody), kryształy podczas upadku pochłaniają wodę i zwiększają rozmiar. Woda w chmurze wyparowuje i powstaje szczelina.
Soczewkowe chmury
Soczewkowe (soczewkowe) chmury nie poruszają się po niebie niezależnie od siły wiatru. Powstają między dwiema warstwami powietrza lub na grzbiecie fal powietrza. Stabilność wynika z faktu, że procesy kondensacji i parowania zachodzą w sposób ciągły w przepływach fal. Często znajduje się w pobliżu pasm górskich na wysokości 2-15 km.
Chmury Calvina Helmholtza
Przypominają fale morskie i powstają, gdy dwie warstwy powietrza poruszają się z różną prędkością. W tym przypadku górna warstwa porusza się szybciej, dolna - wolniej.Częściej przy silnym wietrze i zmieniającej się gęstości powietrza.
Grzybowa chmura
Chmura w kształcie grzyba powstaje nie tylko w wyniku wybuchów jądrowych lub termojądrowych. Może powstać później w zwykłej eksplozji, pod warunkiem, że nie będzie różnych zakłóceń (na przykład wiatr). Obejmuje to również eksplozje spowodowane spadkiem meteorytu, erupcją wulkanu.
Srebrzyste chmury
To rzadkie zjawisko ma kilka nazw. Wśród nich są świecące nocą chmury. Faktem jest, że można je rozpatrywać tylko pod warunkiem głębokiego zmierzchu lub podczas zaćmienia Słońca. Chmury te znajdują się dość wysoko - średnio na wysokości 82 km. Ich badania przeprowadzono nie tylko z Ziemi, ale także przy pomocy sond rakietowych.
Interesujący fakt: wielki wkład w badanie srebrnych chmur wniósł rosyjski astronom - Witold Cerasky. Udowodniono, że zjawisko to jest charakterystyczne nie tylko dla Ziemi, ale także dla innych planet, na przykład Marsa. W 2007 r. Wystrzelono satelitę AIM NASA, do którego zadań należy badanie srebrnych chmur.
Meduza chmury
Chmury otrzymały tę nazwę ze względu na podobieństwo kształtu do meduz. Powstają w miejscach, w których zderzają się wilgotne (z Gulf Stream) i suche (atmosferyczne) powietrze. Dolna część, przypominająca macki, powstaje w wyniku upuszczenia, ale natychmiast odparowujących kropli.
Zachmurzone chmury
Chmury o charakterystycznej strukturze torbaczy. Każda komórka ma rozmiar około 500 metrów. Są uważane za bardzo rzadkie (spotykane kilka razy przez 10 lat) i powstają w związku z cyklonami tropikalnymi.
Masa perłowa chmur
Utworzony na wysokości około 20 do 30 km. Bardzo rzadko, ale nie można ich pomylić z innymi rodzajami chmur ze względu na ich specyficzny kolor. Powstają w okresie zimowo-wiosennym i są widoczne tylko przed wschodem lub po zachodzie słońca.
Dlaczego chmury są białe?
Chmury są białe ze względu na wysoką zawartość w nich elementów chmurnych - kropli i kryształów. Odbijają promienie słoneczne. Im mniejszy jest rozmiar tych elementów, tym bielsza jest chmura.
Jaka jest różnica między chmurą a chmurą?
W terminologii brakuje pojęcia „chmury”. To ta sama chmura, ale większa i ciemniejsza. W przeciwieństwie do białej chmury, chmura zawiera dużą ilość wilgoci z powodu wysokiej gęstości kropel wody i powoduje opady atmosferyczne.
Dlaczego chmury są białe, a chmury szare?
Chmury przybierają szary, a nawet czarny kolor, gdy patrzy się z ziemi, ponieważ charakteryzują się dużą gęstością. Rzucają na siebie cień, a także słabo przepuszczają światło słoneczne.
Interesujący fakt: jeśli lecisz tuż nad szarą chmurą, będzie ona wyglądać na biało - promienie słoneczne spadają z góry.
Co to jest ślad kondensacji z samolotu?
Ścieżka kondensacyjna to sztuczna lub sztuczna chmura. Występuje w wyniku kondensacji wilgoci atmosferycznej zmieszanej z parą wodną z gazów spalinowych uwalnianych przez silniki samolotu. Z czasem ślad znika - jego składniki wyparowują.
Jak określić pogodę na podstawie chmur?
Chmury nie dostarczają pełnych informacji o najbliższych warunkach pogodowych, ale niektóre z nich mogą jednak przepowiadać pewne zjawiska meteorologiczne:
- Cumulus - z reguły dobra pogoda bez opadów.
- Cumulonimbus (gęstszy) - umieszczony nisko nad ziemią, może zwiastować deszcz.
- Cirrus - stopniowo schodzący niżej na powierzchnię ziemi, może wskazywać na opady w ciągu najbliższych 12 godzin.
- Warstwowe - rzadko powodują opady ze względu na małą grubość.
Gęste ciemne chmury zwiastują opady atmosferyczne. W tym przypadku czarny oznacza brak silnych wiatrów, brązowawy oznacza możliwość silnych wiatrów, a szary może wskazywać na długi deszcz.
Procesy sedymentacyjne
Opady powstają głównie w troposferze, ponieważ jest najwięcej pary wodnej.Mgła powstaje w pobliżu powierzchni ziemi w wyniku gromadzenia się produktów kondensacji.
Opady powstają tylko w tych chmurach, które składają się z dużych cząstek chmur (0,1–7 mm). Stają się ciężkie, nie mogą być trzymane w chmurze i wypadają w postaci opadów. Opady są wytrącane z chmur lub osadzane na powierzchni z powietrza.
Opad atmosferyczny:
- okładka - monotonna, długa;
- mżący - nieintensywny, monotonna;
- opady deszczu charakteryzują się ostrymi wahaniami.
Opady na powierzchni:
- rosa;
- mróz;
- lód (powstały na dowolnej powierzchni z powodu zamarzania cząstek strącających);
- deszcz ze śniegiem (powstały tylko na powierzchni ziemi).
Niesklasyfikowane opady:
- igły do lodu;
- Zolation (rzadkie zjawisko w postaci dużych bąbelków wody, które występują podczas burzy).
Metody ekspozycji na chmury
Współczesna nauka odkryła pewne sposoby wpływania na chmury. W szczególności rozproszenie przechłodzonych chmur, mgła, wpływ na chmury niosące grad. W tym przypadku mikrostruktura chmur, a także ich stan fazowy, zmienia się sztucznie.
Na przykład, w celu rozproszenia przechłodzonej chmury, do samolotu wprowadza się odczynniki czynnika chłodniczego lub cząsteczki jodu substancji tworzących lód. Substancje te przyczyniają się do powstawania dużej liczby kryształów - zmniejsza się gęstość kropelek wody i chmura się rozprasza. Aby wpłynąć na mgłę, stosuje się instalacje naziemne o podobnym charakterze.
Możliwe są także sztuczne opady, na przykład podczas pożarów lasów. Aby to zrobić, za pomocą samolotu, odczynniki wprowadza się do chmury - jodek srebra lub specjalne kompozycje pirotechniczne.