Облака состоят из мелких капелек воды почему же они не падают: Почему облака не падают на землю? Сила тяжести: формула, определение

Содержание

Как образуются дождь и снег

Облака состоят из очень мелких капель воды или плавающих в воздухе кристаллов льда. Эти капельки и кристаллики настолько малы, что под действием силы тяжести они лишь медленно опускаются вниз.

Их можно сравнить с плавающими в воздухе мельчайшими пылинками, которые мы видим в ярком солнечном луче, проникающем в окно полутемной комнаты.

Когда облачные капли и кристаллы увеличиваются в размере и становятся тяжелее, то они начинают падать скорее и из облака выпадает дождь или снег.

При температуре выше 0° облако состоит, конечно, только из капель воды: лед при такой температуре тает. В очень холодном воздухе облако обычно состоит из одних ледяных кристаллов без капель воды.

Однако при слабом морозе облако может состоять из смеси капель воды и кристаллов льда: именно из таких облаков обычно и выпадают осадки.

Во всяком облаке водяной пар находится в насыщенном состоянии, т. е. пространство в пределах облака содержит наибольшее количество водяного пара, которое возможно при данной температуре.

Если бы этого не было, то капли, из которых состоит облако, немедленно бы испарились и облако растаяло.

Что же происходит в облаке, состоящем из одних водяных капель, если в него по каким-то причинам попадают ледяные кристаллы? Благодаря свойству льда притягивать к себе влагу ледяные кристаллы начинают расти, количество водяного пара в облаке уменьшается, воздух перестает быть насыщенным, а водяные капли начинают испаряться. Таким образом, кристаллы постепенно растут за счет уменьшения капель и превращаются в снежинки. Выросшие снежинки выпадают из облака, начинается снегопад.

Казалось бы, что такой процесс может вызвать выпадение только снега и никак не объясняет выпадение дождя. Однако это не так. В тропосфере температура с высотой понижается, и даже в самый жаркий день на высоте нескольких километров над Землей царит мороз. Поэтому почти всякий летний дождь ( сначала возникает наверху как снег, и только потом, падая и попадая в нижние теплые слои, снежинки тают и достигают поверхности Земли уже в виде дождевых капель.

Воздушные массы приносят потепления и похолодания

Как мы уже знаем, в наших широтах и в полярных странах воздух громадными потоками (часто до тысячи километров в поперечнике) непрерывно движется вокруг центров циклонов и антициклонов.

Эти воздушные течения и приносят нам тепло или холод из тех стран, откуда они движутся.

Неожиданное потепление вызывается приходом теплой воздушной массы, которая движется из теплых районов в более холодные. Теплая воздушная масса, переходя в более холодные области, оказывается гораздо теплее земной поверхности, над которой. она движется. От соприкосновения с этой поверхностью воздушная масса снизу непрерывно охлаждается. Иногда прилегающие к земле воздушные слои могут оказаться даже холоднее верхних слоев.

Охлаждение теплой воздушной массы, идущее снизу от Земли, вызывает конденсацию водяного пара в самых нижних слоях воздуха, и в результате этою образуются облака и выпадают осадки. Облака эти располагаются невысоко. Они часто опускаются до Земли и переходят в сплошные туманы.

Толщина облачного слоя невелика: обычно она не превышает нескольких сотен метров.

В нижних слоях теплой воздушной массы во все сезоны года достаточно тепло (зимой она приносит нам оттепели), и ледяных кристаллов здесь обычно не бывает. Поэтому низкие облака теплой воздушной массы состоят обычно из одних водяных капель и не могут давать сильных осадков. Иногда лишь выпадает мелкий, моросящий дождь, даже не смачивающий крыши домов.

Облака теплой воздушной массы ровным или слегка волнистым сплошным покровом заволакивают все небо и тянутся на сотни и тысячи километров. Они называются слоистыми (если они ровные) или слоисто-кучевыми (если они волнистые).

Полную противоположность теплой воздушной массе представляет холодная воздушная масса. Она движется из холодных районов в теплые и приносит похолодание. Переходя на более теплую земную поверхность, холодная воздушная масса непрерывно нагревается снизу. При нагревании не только не происходит конденсации, но даже образовавшиеся уже облака и туманы должны испаряться. Однако небо не становится безоблачным, только облака с этом случае образуются совсем по другим причинам, чем в теплой воздушной массе. Вспомните, что происходит с водой в сосуде, когда ее ставят на огонь. Со дна сосуда поднимаются струйки теплой, а на дно опускаются струйки холодной воды. Нечто подобное происходит и в холодной воздушной массе, нагревающейся от теплой земной поверхности. Кроме того, при нагревании все тела расширяются и плотность их уменьшается. Когда самый нижний слой воздуха нагревается и расширяется, то он становится более легким и как бы всплывает в виде отдельных пузырей или струй. На его место опускаются более тяжелые слои холодного воздуха. Воздух, как и всякий газ, при сжатии нагревается, а при расширении охлаждается. Когда воздух поднимается, то он попадает в условия более слабого давления, так как атмосферное давление с высотой становится слабее. В этих условиях воздух должен расширяться, а следовательно, и охлаждаться. Температура его становится на 1° ниже через каждые 100 м подъема. По мере того как воздух поднимается все выше и выше, он становится все холоднее, пока, наконец, на некоторой определенной высоте в нем не начнется конденсация и образование облаков.

Опускающиеся струи воздуха попадают в слой с более сильным давлением и от сжатия нагреваются. В них не только не происходит никакой конденсации, но даже испаряются и рассеиваются те части облаков, которые были увлечены этим нисходящим потоком. Поэтому облака холодных воздушных масс представляют собой нагромождающиеся в высоту изолированные клубы, или «кучи», облаков с просветами между ними. Такие облака называются кучевыми, или кучево-дождевыми. Облака холодной воздушной массы во всем противоположны облакам теплой воздушной массы. Они никогда не опускаются до Земли и не переходят в туманы, а толщина их от основания до вершины может быть очень большой — до 5—8 км. Эти облака редко закрывают весь видимый небосвод, и между ними обычно бывают просветы голубого неба.

Такие облака пронизывают снизу вверх много слоев атмосферы. Восходящие потоки воздуха увлекают за собой водяные капли в те высокие холодные слои, в которых всегда имеются тонкие ледяные кристаллики. Как только облако вырастает до слоя с ледяными кристаллами, вершина его сразу начинает затуманиваться, теряет свою характерную форму «цветной капусты» и облако превращается в кучево-дождевое. С этого момента из облака начнут бурно выпадать осадки — сильные летние ливни и обильные зимние снегопады.

Летом такие ливни часто сопровождаются грозой и градом, а осенью и весной из кучево-дождевых облаков иногда выпадает крупа — ледяные шарики, более мелкие, чем градины. Осадки холодной воздушной массы хотя и сильные, но продолжаются недолго, потому что кучево-дождевое облако сплошь закрывает небо только на небольшом пространстве; оно быстро переносится ветром, и вскоре небо проясняется. Поэтому погода в холодной воздушной массе очень неустойчива: то выпадает сильный дождь или обильный снег, то светит яркое солнце.

Облака размер капель — Справочник химика 21

    Облака представляют собой скопление взвешенных в атмосфере мелких капель воды или ледяных кристаллов. Облака образуются при подъеме теплых слоев воздуха, которые, адиабатически расширяясь, охлаждаются находящийся в воздухе водяной пар, достигнув некоторого пересыщения, конденсируется на многочисленных гигроскопических ядрах копденсации. Большая часть капель имеет радиус 2—7 мк. Эти капли благодаря малым размерам могут переохлаждаться от —35° до —40° С, Замерзая при более низких температурах, первичные капельки превращаются в центры роста кристаллов, на которых происходит сублимация водяного пара и вырастают более крупные кристаллы этот процесс обусловливает выпадание атмосферных осадков. Упругость насыщения пара по отношению ко льду меньше, чем по отношению к воде при той же температуре. Поэтому облако, даже не насыщенное водяным паром ло отношению к капелькам воды, может быть пересыщено по отношению к кристаллам. Это вызывает рост кристаллов и испарение капель. Рост кристаллов продолжается до тех пор, пока они не выпадут из облаков. В летнее время они тают, проходя через теплые слои воздуха, и выпадают в виде дождя. При достаточных пересыщениях водяного пара могут непосредственно образовываться крупные капли. 
[c.158]

    К другому направлению в работе по перераспределению осадков относятся опыты с облаками, в которых температура не падает ниже точки замерзания. В таких облаках капельки состоят из обыкновенной воды, но могут быть слишком малы для того, чтобы выпасть из облака. Внося в облако мельчайшие капли крепкого раствора какого-либо гигроскопического вещества, можно вызвать рост капелек. Стоит только таким каплям достичь определенных размеров, как они начинают разрастаться еще больше, захватывая с собой при столкновении более мелкие капельки, встречающиеся на пути их падения, что в конце концов приводит к выпадению дождя [335]. 
[c.447]

    Во многих случаях органический компонент в атмосферных аэрозолях входит в состав аэрозолей, состоящих преимущественно из неорганических компонентов [100, 102, 206, 207]. В смешанных частицах органическое вещество имеет тенденцию концентрироваться на поверхности, а не внутри частицы [256]. Это стабилизирует размеры последней при значительных колебаниях влажности окружающего воздуха, замедляя как конденсационный рост, так и испарение с поверхности частицы [191]. В случае туманов и облаков наличие органической пленки должно приводить к уменьшению поверхностного натяжения жидкой капли и,, следовательно, к возрастанию ее равновесного размера [100. Однако замедление конденсационного роста частиц оказывает определяющее влияние, что приводит к уменьшению коэффициентов ослабления и поглощения света, а также к уменьшению водности туманов и облаков. 

[c.55]

    В развитом струйном режиме струя при дроблении образует облако капель. Методика определения среднего диаметра капель предложена в [22]. В этом режиме истечения для каждого диаметра отверстия существует такая оптимальная скорость истечения, при которой образуются капли примерно одинакового размера, [c.711]

    Второй группой компонент атмосферы являются атмосферные аэрозоли — взвешенные в воздухе частицы твердого тела или капли жидкости природного и антропогенного происхождения. Аэрозоль с жидкими (туман, облако) и твердыми частицами (пыль, дым, смог) постоянно присутствует в атмосфере, но варьируется в широких пределах по размерам (от кластеров до дождевых капель) и по концентрации. [c.613]

    При исследовании горения капель жидкого горючего обычно имеют дело с частицами диаметром менее 1 мм. Экспериментально могут быть изучены одиночные капли размером до 0,1 мм исследование более мелких капель затруднительно. Диаметр жидких капель, содержащихся в облаке распыленного топлива, предназначенном для горения, колеблется от нескольких мкм до нескольких сотен мкм его среднее значение или значение, соответствующее большинству капель, обычно составляет несколько десятков мкм. Следовательно, капли диаметром порядка 1 мм заметно крупнее типичной фракции распыленного топлива. Однако такие капли удобны для постановки чистого эксперимента. 

[c.186]


    Соотношение (4.36) дает скорость изменения плотности, числа капель, имеющих каждая объем Vy, К v , v) — коэффициент коагуляции для капель объема v , коагулирующих с каплями объема v. Первое слагаемое в правой части соотношения (4.36) дает число капель объема v , исчезнувших в результате увеличения их размера при коагуляции с другими каплями второе слагаемое дает число капель объема v , возникших при коагуляции более мелких капель. Как показано в работе [91], в облаке с 50 каплями в см через 20—30 мин возникают дождевые капли размером 100—400 мкм. [c.195]

    Динамические уравнения до сих пор не прилагались к изучению движения дождевых капель в облаке, в котором распределение капель по размерам достаточно быстро меняется со временем. Вместе с тем Шишкин [100] на одном примере показал, как все же можно рассматривать облако с однородным по его объему изменением размеров капель. Он рассмотрел пример, в котором возрастание числа капель определенного размера (типа 1) происходит за счет коагуляции капель меньших размеров (типа 2) в некотором слое. Это приводит к накоплению большого электрического заряда на отдельной капле, который становится больше [c.214]

    В тех местах наблюдения, поблизости от которых нет больших локальных разрядов или вблизи которых в атмосфере нет большого пространственного заряда, экспоненциальное восстановление поля характеризует процесс восстановления электрического дипольного момента в облаке. Для того чтобы возникло большое перемещение электричества, капли или частицы грозового облака, имеющие разные размеры и разные заряды, должны находиться на большом расстоянии по вертикали друг от друга (см. п. 7.3). Начальная скорость восстановления электрического дипольного момента оказывается равной примерно 100 Кл км за 7 с, что дает величину разделения 7у метров ([7—скорость в м/с) величины разделенных электрических зарядов равны (800/у) Кл. При установившейся скорости капель 8 м/с (см. п. 4.5) это дало бы заряд 1000 Кл. [c.277]

    И К смачиваемым негигроскопичным незаряженным частицам. Нижние кривые показывают соответствующие равновесные радиу сы частиц, содержащих хлорид натрия. На гигроскопичных ядрах конденсация начинается при более низкой относительной влажности, однако очень мелкие ядра не могут вырасти до размеров облачных капель, пока относительная влажность не станет достаточно высокой, чтобы вызвать конденсацию на нейтральных частицах приблизительно того же размера. Таким образом, при умеренной влажности большинство ядер существует в виде мелких капелек раствора, находящихся в равновесии с паром (глава 2, стр. 23). В условиях, при которых образуются природные облака, увеличение влажности сопровождается медленным ростом капелек раствора до тех пор, пока наиболее крупные из них при очень малом пересыщении не начнут быстро превращаться в видимые капли с образованием облака. При этом пересыщение в облаке слегка уменьшается, объем оставшихся более мелких неактивных ядер несколько сокращается, и в дальнейшем эти ядра не принимают никакого участия в развитии облака. [c.381]

    В облаках постоянно изменяется дисперсность капель воды, вследствие чего происходит седиментационное разделение частиц по размеру и соответственно по электрическому заряду. В результате нижний слон облака приобретает отрицательный заряд, а верхний слой остается положительно заряженным. Напряженность возникающего электрического ноля можно оценить, принимая, что при седиментации устанавливается стационарное состояние, когда конвективный ток, обусловленный переносом зарядов падающими каплями, компенсируется током проводимости в газе, протекающим в противоположном направлении (обусловленным возникающим градиентом потенциала), т, е, [c.269]

    Однако, если уменьшить размер до 70 мкм, то ширина захвата возрастает до 3 км. Капли диаметром —50 мкм окажутся эффективными до 5 км. Если же облако будет состоять из капель диаметром 10—20 мкм, то для защиты зоны шириной 5 км достаточно генератора, мощность которого в 20 раз меньше. [c.133]

    Расчет и опыты показывают, что при равномерном распределении ядохимикатов на поверхности растений необходим весьма небольшой его слой. Это условие может быть соблюдено, если капли, содержащиеся в облаке тумана, будут очень мелкими, однако с уменьщением размера капель ухудшается их осаждение и уменьшается коэффициент использования ядохимиката. [c.272]

    Первоначальная конденсация водяных паров в тропосфере приводит к образованию водяных капелек размером порядка 10 мк. Как было показано выше, на этой стадии возможен ряд процессов, ведущих к захвату частиц аэрозолей водяными каплями. При сильном перенасыщении атмосферы водяными парами и при достаточном количестве центров конденсации эти процессы могут привести к очень эффективному очищению всего объема будущего дождевого облака. [c.164]

    Капли в первоначальном облаке не все одинакового размера. Скорость падения малых капель в воздушной среде, по закону Стокса, пропорциональна квадрату их радиуса, У капель с диаметром 50—100 мк сопротивление движению больше, чем по Стоксу, и растет оно быстрее, челг радиус поперечного сечепия. Кроме того, захват крупной падающей каплей мелких капель, имеющих меньшую скорость падения, задерживает рост скорости опускания крупной капли. Тем не менее и для крупных капель остается в силе положение о том, что скорость опускания в воз- [c.164]


    Если же рассмотреть эту проблему, не ограничивая себя ни размером частиц ( статистических единиц ), ни характером и силой их взаимодействия, то понятие система становится неясным. Атмосфера с плывущими в ней облаками является системой. Можно ли считать элементами системы отдельные облака или следует принять во внимание, что облака состоят из капель воды и рассматривать капли как элементы Но капли образованы молекулами воды может быть молекулам и надо отдать предпочтение при выборе элементов  [c.4]

    Несколько иная картина наблюдается в аэрозолях, дисперсной фазой в которых является такая полярная жидкость, как вода. Потенциал на границе частица дисперсной фазы — вода в этом случае не равен нулю. Согласно исследованиям А. Н. Фрумкина, полярный характер молекул воды и их ориентация в поверхностном слое обусловливают потенциал около 0,25 в и положительный (т. е. одноименный) заряд всех капель воды. Для капли воды, например с г=10-з см (это отвечает размеру глобул НгО в некоторых видах облаков), вычисление дает заряд около 2000 е, а адсорбция газовых ионов для той же капли дает 10 е. Такой сравнительно высокий заряд глобул воды предохраняет их от коалесценции при броуновском движении. Это обусловливает возможность реального существования концентрированных аэродисперсных систем с жидкой (водной) дисперсной фазой, к числу которых, в частности, принадлежат атмосферный туман и облака. [c.493]

    Выражение (3) показывает, что 2 обратно пропорционально г . Единственными измерениями, с которыми можно сверить это, являются измерения Тернера [66], который измерил концентрацию хлорида в дождевых каплях различных размеров. Мы уже говорили о результате, который он получил на Гавайях в облаке и на высоте основания облака, указывающем на зависимость между и г . Можно ожидать, что концентрация морской соли в воздухе ниже облаков будет довольно высокой в прибрежных районах Австралии, где Тернер проводил измерения значения к, которые он получил, можно рассматривать как репрезентативные для 2- Как обычно, показатель степени х в [c.343]

    Решающим фактором, который определяет размеры капель, получаемых в форсунках с газовым распылением, является отношение между количествами газа и жидкости, подаваемыми в форсунку. При недостаточном количестве газа образуются большие капли, вылетающие далеко за пределы облака мелких капель. [c.157]

    Рассмотрим для примера состояние пересыщенного пара. Если в нем отсутствуют какие-нибудь частицы, которые могли бы служить центрами конденсации, то пар можно довести до значительной степени пересыщения без конденсации. Это происходит потому, что очень маленькая капелька жидкости, которая могла бы возникнуть, обладала бы большим давлением насыщенного пара, чем давление насыщенного пара над плоской поверхностью. При незначительном пересыщении пар не был бы насыщенным по отношению к этой капле и последняя стала бы в нем испаряться, а не расти. Если же в паре присутствуют частички пыли, то они могут служить центрами конденсации, и пар будет конденсироваться на их поверхности при меньшей степени пересыщения, различной в зависимости от размеров, формы и материала атих частиц. (Центрами конденсации могут служить также те или другие ионы. При отсутствии готовых центров выделения новой фазы степень пересыщения может достигать весьма больших значений. Например, в облаках вода может оставаться в жидком состоянии до температур на 20—40° ниже 0 С. [c.340]

    При современных способах раздробления жидкости туман обычно имеет ярко выраженный полидисперсный характер. При этом различные по размеру капли в облаке тумана ведут себя по-разному. Для более равномерного распределения капель на всей ширине захвата и уменьшения потерь пестицида стрёмятся по возможности сузить диапазон дисперсности, уменьшив количество крупных капель, а при работе в полевых условиях сократить шлейф из мельчайших капель. Это достигается частично изменением режима создания тумана и введением в состав рабочей жидкости утяжелителей типа нефтяных дистиллатов. [c.94]

    Аэрозоли. Другим более важным источником загрязнения воздуха являются аэрозоли. Размеры их частиц колеблются от иескольких десятков ангстрем до 10—20 мк, если не принимать Во внима1]ие капли облаков, тумана и дождя. Частицы с радиусом более 20 мк можно встретить только вблизи их источника. В приземном слое воздуха максимум частиц приходится на [c.33]

    Электрические свойства частиц существенны для агрегативной устойчивости аэрозолей. Так как обычно заряд их мал или равен нулю, частицы аэрозолей при столкновении легко слипаются (капли коалесци-руют), поэтому коагуляция определяется только числом столкновений — быстрая коагуляция. Конечно, агрегативная устойчивость увеличивается, если частицы заряжены одинаково. Что касаетса седимен-тационной устойчивости, она не может быть значительной из-за большой скорости седиментации и во многих случаях из-за достаточно больших размеров частиц. Однако значительные расстояния, па которых часто находятся частицы от дна , куда они седиментируют— в производственных помещениях, в шахтах и особенно в атмосфере, — сильно замедляют осаждение. В облаке, например, частицы постепенно седиментируют, но высота, на которой находится облако, велика для того, чтобы пройти это расстояние быстро в то же время облако в целом может подниматься восходящим воздушным потоком, что противодействует седиментации. [c.150]

    При горении распыленного горючего часть впрыснутого горючего испаряется. В результате перемешивания паров горючего с окружающим воздухом создается смесь, в которой взвешено множество капель жидкого горючего. Подобную ситуацию, когда жидкие капли одинакового диаметра взвешены в смеси пара этой жидкости с воздухом, можно реализовать, используя камеру Вильсона. С помощью установки, в которой облако жидкого горючего создавалось по принципу расширения, Кумаган с сотр. впервые осуществил в экспериментальных условиях горение газовой смеси, содержащей мелкие капли жидкого горючего. Первоначально размер жидких капель составлял примерно 7 мкм, однако такие капли заметно мельче капель, содержащихся в реальных распыленных топливах. Впоследствии размер капель удалось повысить до 20 мкм за счет увеличения времени расширения, а при очень медленном расширении — даже до 30 мкм. В этой главе будут рассмотрены процессы распространения пламени и структура фронта иламени в смеси, содержащей капли жидкого горючего размером до 20 мкм. [c.236]

    Рассмотрим процессы, протекающие при тушении пламени. Для испарения наиболее вяжны размеры капель, скорость их движения относительно газовой среды и температуры среды. Процесс испарения нестационарен, вначале капли при полете нагреваются до температуры кипения, э затем испаряются при постоянной температуре. В зависимости от диаметра капель и температуры среды интенсивность испарения в зоне факела пламени может быть различной. Возможны два предельных случая. Если капли очень малы, а температура среды высока, капли будут испаряться на выходе из распылителя. Образующееся облако паров состава не перекроет всей зоны горения, так как пары галоидуглеводорода будут рассеиваться восходящими потоками продуктов сгорания и тушение будет неэффективным. Если капли очень велики, а температура среды низка, капли пролетят всю зону горения, почти не испаряясь. Эффективность тушения и в этом случае будет незначительной. Размеры капель и скорость их полета определяются конструкцией распылителя. Распылитель должен работать так, чтобы основная часть состава испарялась в факеле пламени. Расчеты и опыты показывают, что этому требованию удовлетворяют центробежные распылители, дающие распыленную струю со средним диаметром капель порядка 200 мк. Было установлено, что а этом случае распыленная струя испаряется в среднем на 70%. [c.108]

    Размеры частиц в аэрозолях весьма различны, от 1 m j. до 100 а в табачном дыме содержатся частицы от 0,2 до 1[х, в тумане h3SO4 — от 0,5 л до 5 х в слоистых облаках капли обычно от 4 до 10 л и выше. Размеры частиц в аэрозолях измеряют при помощи оптичесхого микроскопа, ультрамикроскопа и методами электронной микроскопии. Аэрозоли с размерами частиц ниже 0,1 1 называют высоко-дисперсными, а выше 1 i — грубодисперсными изменения свойств аэрозолей в зависимости от размеров частиц показаны на рис. 67. [c.163]

    Снег образуется в облаках при намерзании капелек преохлажденной воды на ледяные кристаллики. В тропосфере, где находятся облака, температура пижс О»» С, но, попадая туда, водяные пары замерзают не сразу. Кристаллики льда появляются там в заметных количествах лишь пр1т —12—16° С, интенсивное кристаллообразование идет при —22″ С, однако еще и при —41° С в облаках обнаруживали отдельные капли воды. Режим восходящих потоков воздуха, питающих облака влагой, создает большое разнообразие условий для образования и роста ледяных кристалликов. Особенно интенсивно они растут там, где в слое облака преобладают переохлажденные капли (рис. 7). При прохождении сквозь облако кристаллики вырастают до таких размеров, что сила их собственного веса преодолевает подъемную силу восходящего потока воздуха, и онн падают на землю в виде снега. [c.37]

    Диаметры атомных ядер еще в 100 000 раз меньще и отвечают величинам порядка 10 з см или одному ферми. Законен вопрос, имеем ли мы право говорить о полной определенности размеров таких маленьких объектов, как атомы, ядра и в особенности элемент арные частицы. Легко можно себе представить, что нащ повседневный опыт измерения макроскопических предметов недостаточен в случае частиц субмикроскопическях. Поверхность биллиардного шара, как бы она ни была отполирована, при больщом увеличении может оказаться шероховатой и совершающей небольшие колебания, хотя бы в результате изменений температуры. Можно предположить также, что граница воздуха и твердого шарика, а тем более жидкой капли, не абсолютно резка, но до известной степени расплывчата — наподобие границы облака на небе. Чем меньше измеряемая частица, тем вероятнее будет заметное влияние указанных только что обстоятельств на точность наших представлений о ее величине. В настоящее время, как мы узнаем об этом впоследствии подробнее, действительно есть полное основание считать, что границы атома несколько расплывчаты и изменчивы то же касается и ядер. Полагают также, что о размерах элементарных частиц, может быть, лучше вообще не говорить, так как частицы эти очень мало сходны по своей форме с какими-либо геометрическими, вполне определенными фигурами. Электрон, например, представляют одновременно и как частицу определенной массы, и как некое волнообразное материалУное явление с довольно неопределенными границами [c.14]

    Некоторые параметры облаков могут быть определены радиолокационными наблюдениями. Из теории рассеяния и затухания радиоволн в облаках при диаметре капелек меньше 0,1 длины волны следует, что интенсивность эхо пропорциональна (где Л т — число капелек с массой т в. единице объема облака) Облака могут быть обнаружены с помощью сантиметровых волн лишь в том случае, если они содержат капли значительно крупнее тех,, из которых обычно состоят не дождюющиеся облака, однако измерения радиоэхо от дождюющихся облаков, а также определение скорости падения и спектра размеров дождевых капель с помощью радиоволн могут дать полезную информацию о скорости роста капель в облаках, дающих осадки. [c.383]

    За последние годы проведены многочисленные научные исследования по изучению условий конденсации пара воды на ядрах кристаллизации различных веществ, а также проведены полевые опыты по искусственному вызыванию осадков введением в атмосферные облака (состоящие из переохлажденных капель) ядер кри- тaллизauии Наиболее эффективными для этой цели оказались иодистое серебро и иодистый свинец, которые обычно вводятся в отходящие газы самолета. При высокой температуре эти вещества испаряются и вместе с отходящими газами выбрасываются в атмосферу через выхлопную трубу-сопло. При смешении с воздухом отходящие газы охлаждаются, и иодистое серебро (или иодистый свинец) конденсируется в объеме с образованием мельчайших кристаллов вещества—ядер кристаллизации. Структура кристаллов иодистого серебра и иодистого свинца аналогична структуре кристаллов льда, поэтому, а также благодаря тому, что давление насыщенного пара над переохлажденной каплей воды выше, чем над кристаллом льда, на кристаллических ядрах конденсации начинается конденсация пара воды и рост кристаллов. В результате давление пара воды в воздухе уменьшается, и переохлажденные капли начинают испаряться. Этот процесс, называемый изотермической перегонкой, протекает до полного испарения капель. Так как кристалликов образуется сравнительно мало, они достигают больших размеров (за счет большого числа облачных капель) и осаждаются в виде крупинок снега или капель дождя. [c.119]

    Рассматривая этот процесс, Гринфилд [271] вычислил среднее время пребывания частиц в воздухе до захвата каплями в типичном облаке из водяных капель диаметром 20 мк для частиц диаметром 1 мк — 50—300 ч для частиц диаметром 0,04 мк — 30—60 ч для частиц диаметром 0,01 мк — 15— 20 ч. Эти цифры показывают, что броуновское движение частиц аэрозоля приводит к захвату их каплями тем эффективнее, чем меньше размеры частиц. [c.162]

    Серьезное значение для процесса захвата пылинок каплями имеют электрические заряды, образующиеся на каплях и частицах пыли [262, 272, 273]. При малых размерах капель наиболее эффективным является захват нылинок каплями вследствие электростатического притяжения, а для капель дождевых размеров этот процесс не играет большой роли, так как для возникновения ощутимых электростатических сил необходимо такое сближение, при котором действуют другие процессы захвата. В сильных полях грозовых облаков капли поляризуются, их электрическое ноле становится существенным фактором захвата заряженных частиц. [c.162]

    Строение тумана серной кислоты такое же, как и строение дождевого облака. Дождевой туман состЬит из мелких капель воды, которые вследствие своих малых размеров очень медленно осаждаются. В сернокислотном тумане капли состоят не из воды, а из серной кислоты, и они, так же как и капли дождевого тумана, имея чрезвычайно малый размер, осаждаются очень медленно. Если газ не будет от них освобожден, то при прохождении его через последующую аппаратуру капли серной кислоты будут осаждаться на стенках аппаратов и разрушать их. Особенно большое количество серной кислоты выделяется в турбокомпрессорах, где вследствие большой окружной скорости создаются условия, благоприятствующие осаждению мелких частиц кислоты. Наиболее разрушительное действие тумано-образнои кислоты проявляется в контактном узле. Осаждаясь на трубках контактных аппаратов, подогревателей, теплообменников и других частей установки, серная кислота образует окалину, которая увеличивает сопротивление аппаратуры и уменьшает теплоотдачу. Все это ведет к расстройству нормального технологического режима, а также к длительным простоям и большим затратам на ремонт аппаратуры. [c.67]

    Аэрозоли определяются как системы, в которых частицы твердого или жидкого вещества рассеяны в газовой среде, в рассматриваемом нами случае — в воздухе. Размеры частиц в атмосфере изменяются от групп в несколько молекул до частиц радиусом около 20 мк, если не принимать во внимание капли облаков, тумана и дождя и рассматривать только сухой воздух. Частицы радиусом около 5- 10 мк и меньше существуют очень недолго, так как быстро присоединяются к более крупным аэрозольным частицам и поэтому могут существовать в значительных концентрациях только в том случае, если они образуются непрерывно. Примерами могут служить продукты реакции взаимодействий газов, малые ионы или первичные частицы космических лучей или продукты распада радона. Малые ионы образуются в воздухе под действием всей ионизирующей радиации и имеют большое значение для атмосферного электричества. Они имеют радиусы около 6-10 мк и состоят из групп от 10 до 30 молекул кислорода и воды и, возможно, следов газов, которые удерживаются вместе благодаря силам электрического притяжения [100]. Их средняя счетная концентрация, составляющая несколько сотен в 1 см , соответствует весовой концентрацин около 10″ мкг1м , т. е. значению на несколько порядков ниже, чем для всех других аэрозолей. Таким образом, для химии воздуха они не представляют особого интереса. Отделенные от мельчайших аэрозольных частиц явным разрывом в распределении частиц по размерам, малые ионы перестают существовать, когда их заряд нейтрализуется, в противоположность частицам аэрозоля, которые удерживаются вместе благодаря химическим силам. [c.133]

    Куроива [48] исследовал остаток после испарения капелек облака и не обнаружил какой-либо корреляции между размерами облачных капель и величиной остатка. Однако Вудкок и Бланчард [69] сделали вывод, что в орографических ливнях на Гавайях самые крупные капли в облаке формируются вокруг наибольших солевых ядер и что существует соотношение 1 1 между числом дождевых капель и числом солевых ядер. Сопоставляя наблюдаемые распределения по размерам дождевых капель и солевых ядер, они нашли характерные зависимости [c.341]

    Горение аэрозолей. Как отмечалось выше, первым шагом на пути моделирования горения струй аэрозолей является предположение, что горящая струя аэрозоля представляет собой просто ансамбль отдельных невзаимодействующих горящих капель. Капли образуются из струи в виде плотного облака с широким диапазоном размеров. Однако неизвестно, как эти капли различных размеров взаимодействуют друг с другом и с окружающим турбулентным потоком газов (см., например, [ 11Иаш8, 1990]). Для ответа на эти вопросы необходимо разделить весь процесс горения на стадии образования ансамбля аэрозольных частиц, движения капель, испарения капель и собственно горения. [c.257]

    Частицы в аэрозолях имеют весьма различные размеры от т л до 100 В табачном дыме содержатся частицы от 0,2 ц. до 1 [х, в тумане Н2304—от 0,5 (г до 5 х, в слоистых облаках—капли от 4 до 10 и выше. Размеры частиц в аэрозолях измеряют с помощью оптического микроскопа, ультрамикроскопа и методами электронной микроскопии. [c.250]


Что такое дождь: характеристика, формирование и виды

Мы привыкли, что дождь идет часто или не так часто, в зависимости от того, где мы находимся. Однако многие люди не знают что такое дождь и как он создается. Облака состоят из большого количества крошечных капель воды и мелких кристаллов льда. Эти капли воды и маленькие кристаллы льда возникают в результате изменения состояния воздушной массы с водяного пара на жидкое и твердое. Воздушная масса поднимается и остывает, пока не станет насыщенной и превратится в капли воды. Когда облака полны капель воды и условия окружающей среды для этого благоприятны, они выпадают в виде льда, снега или града.

В этой статье мы расскажем вам все, что вам нужно знать о том, что такое дождь, каковы его характеристики и происхождение.

Что такое дождь и как он образуется

Когда воздух на поверхности нагревается, ее высота увеличивается. Температура тропосферы уменьшается с увеличением высоты, то есть чем выше мы поднимаемся, тем холоднее становится, поэтому, когда воздушная масса поднимается, она попадает в более холодный воздух и становится насыщенным. Когда он насыщен, он конденсируется в мелкие капли воды или кристаллы и окружает мелкие частицы диаметром менее двух микрон, которые называются гигроскопическими ядрами конденсации.

Когда капли воды прилипают к ядрам конденсации и воздушная масса на поверхности продолжает подниматься, образуется вертикально развивающаяся облачная масса, потому что количество насыщенного и конденсированного воздуха в конечном итоге будет увеличиваться в высоту. Этот тип облаков, образованных атмосферной нестабильностью, называется кучевыми облаками, и когда они развиваются вертикально и достигают значительной толщины (достаточной для прохождения солнечного излучения), их называют кучево-дождевыми облаками.

Для того чтобы пар в насыщенной воздушной массе конденсировался в капли воды, должны быть выполнены два условия: первое — это то, что воздушная масса достаточно остыла, а второе — наличие ядер конденсации, которые поглощают влагу из воздуха.

После того как облака образуются, что мешает им производить дождь, град или снег, то есть какие-то осадки? Из-за восходящего потока маленькие капли, которые образуются и подвешиваются в облаке, начнут расти за счет других капель, которые они обнаруживают при падении. Фактически на каждую каплю действуют две силы: сопротивление, оказываемое на него восходящим потоком воздуха и весом самой капли.

Когда капли становятся достаточно большими, чтобы преодолеть силу сопротивления, они устремляются к земле. Чем дольше капли воды находятся в облаке, тем больше они становятся по мере присоединения к другим каплям и другим ядрам конденсации. Кроме того, они также зависят от времени, в течение которого капли поднимаются и опускаются в облаке, и от общего количества воды в облаке.

Виды дождя

Тип дождя указывается в зависимости от формы и размера капель воды, которые выпадают в осадок при соблюдении правильных условий. Это могут быть мороси, ливни, град, снег, мокрый снег, дождь и т. Д.

изморось

Морось — это небольшой дождь, капли которого очень мелкие и падают равномерно. Как правило, эти капли воды не слишком сильно смачивают землю, но зависят от других факторов, таких как скорость ветра и относительная влажность.

Душ

Ливень — это большие капли воды, которые стремительно падают за короткое время. Дожди обычно случаются там, где атмосферное давление падает и образует центр низкого давления, называемый штормом. Дожди связаны с кучево-дождевыми облаками, которые образуются слишком быстро, поэтому капли воды становятся больше.

Град и снежинки

Дожди также могут быть в твердой форме. Для этого в облаках над облаками должны образовываться кристаллы льда, а температура очень низкая (примерно -40 ° C). Эти кристаллы может расти при очень низких температурах за счет замерзания капель воды (начало образования града) или добавлением других кристаллов для образования снежинок. Когда они достигают нужного размера и под действием силы тяжести, при подходящих условиях окружающей среды они могут покинуть облако и произвести твердые осадки на поверхности.

Иногда снег или град, выходящие из облака, если осенью наталкиваются на слой теплого воздуха, тают, не достигнув земли, что в конечном итоге приводит к выпадению жидких осадков.

Дожди по типу облаков

Тип осадков зависит в основном от условий окружающей среды, в которых образуются облака, и от типа образовавшихся облаков. При этом наиболее частыми типами осадков являются фронтальные, топографо-конвективные или штормовые.

Фронтальные осадки — это осадки, связанные с облаками и фронтами. (теплый и холодный). На пересечении теплого фронта и холодного фронта образуются облака и образуются фронтальные осадки. Когда большое количество холодного воздуха толкает вверх и перемещает более теплую массу, образуется холодный фронт. Когда он поднимется, он остынет и сформирует облака. В случае теплого фронта теплая воздушная масса скользит по более холодной воздушной массе.

Когда происходит образование холодного фронта, обычно тип облака, которое образуется, является Кучево-дождевые или высококучевые облака. Эти облака, как правило, имеют более сильное вертикальное развитие и, следовательно, вызывают более интенсивные и более объемные осадки. Кроме того, размер капель намного больше, чем у тех, что образуются на теплом фронте.

Облака, образующиеся на теплом фронте, имеют более многослойную форму и обычно Нимбоэстрат, Stratus, Слоисто-кучевые. Обычно осадки, выпадающие на этих фронтах, более мягкие, типа мороси.

В случае осадков от штормов, также называемых «конвективными системами», облака имеют сильное вертикальное развитие (кучево-дождевые облака) для которые будут вызывать интенсивные и кратковременные дожди, часто проливные.

Я надеюсь, что с этой информацией вы сможете больше узнать о том, что такое дождь и каковы его характеристики.


Этот таинственный дождь | Наука в Сибири

 

Почему учёные долгое время не могли разгадать механизмы формирования дождя? Из чего состоит городская морось? Как вызвать ливень? Сколько нужно литров воды, чтобы сварить чашку кофе?На все эти вопросы ответил физик-теоретик, специалист в области гидродинамики, профессор Института им. Вейцмана (Израиль) Григорий Евсеевич Фалькович в рамках научного кафе «Эврика!». Также исследователь объяснил, чем был обусловлен аномальный град, случившийся этим летом в Новосибирске.

История изучения: шумерский дракон, господствующее заблуждение Аристотеля и турецкие бани

 

Почему идёт дождь? Ответ на этот вопрос пытались найти уже в одном из самых старых из известных в истории текстов, написанном шумерами (древнее население Южной Месопотамии) примерно четыре тысячи лет тому назад. Книга начинается с концепции мироздания, гласящей: сначала был первобытный  хаос — его люди представляли себе как воды в множественном числе, находящиеся в сложном движении и не имеющие абсолютно никакой структуры. Чтобы из этого всего возник мир, нужно было «отделить твердь от хляби».  Представлялось это шумерам так: существовал некий герой Энлиль  (каждая следующая цивилизация называла его своим именем  — Мардук, Георгий Победоносец), который победил дракона и расчленил его тело на 2 части — из одной была сделана земля, из другой — небо. Обе они составляют наш мир, а первобытный хаос окружает со всех сторон. «Это потрясающе экономная теория, которая объясняет совершенно не связанные друг с другом факты: когда верхняя полусфера прорывается — идёт дождь, но если прокопать колодец в нижней, мы наткнёмся на ту же самую воду», — рассказывает Григорий Фалькович.

 

Перенесёмся сразу на тысячу лет — в VIIIвек до нашей эры. Ветхозаветный пророк Амос вопрошает: «Кто призывает морские воды и проливает их на Землю»? Это высказывание — первая идея гидрологического цикла — в нём содержится мысль, что вода, приходящая к нам дождём — и есть та самая, которая находится в море. Конечно, наука здесь Амоса мало интересовала, он просто приводит факт в качестве риторического приёма, который на вопрос «Кто?», в конце концов,отвечает «Он» (в смысле Бог), однако же, это показывает: в то время понятие гидрологического цикла уже существовало у людей в головах.

 


Интересно, что представления тех или иных народов о мироздании во многом обусловлены их средой обитания. Например, шумеры жили в Междуречье, где Тигр и Евфрат время от времени разливались и затопляли всё вокруг (чем не две половинки одного дракона?), а пророк Амос — в засушливой Иудее, там для людей вполне естественно поднимать голову к небу и задаваться вопросом, когда же, наконец, будет дождь.

Перенесёмся ещё на несколько столетий — в Древнюю Грецию. Тогда когда их предшественников интересовал не столько внешний мир, сколько Бог и его отношения с человеком, родоначальники античной цивилизации придумали науку и рациональный метод обсуждения. Парадоксально, но при этом всё, что они говорила о дожде, было тотально неверно. Невозможность греков понять дождь заключалась в следующем — Аристотель сказал: «Чем выше от земли, тем теплее» (потому что ближе к Солнцу).Удивительно, как такое заблуждение могло прийти в голову человеку, живущему в гористой местности — ведь достаточно подняться на высоту 700-1000 метров, чтобы заметить — там холоднее. «Это прекрасный пример того, как выдающийся учёный настолько находится в плену своей стройной мысли, что факты, знакомые ему из жизни, никак не влияют на его теории», — комментирует Григорий Фалькович. Соответственно, люди не могли понять, каким образом град может падать с неба — там же тепло! Это сильно затормозило метеорологию, которая находилась в плену у Аристотеля более чем полторы тысячи лет. Учение мыслителя, на протяжении веков тщательно переписывающееся из книги в книгу, начисто блокировало понимание механизма возникновения дождя. На этом началась и закончилась античная метеорология, и долгое время европейская часть истории этой науки находилась примерно в том же состоянии.


Само слово метеорология — греческое. Оно означало «то, что приходит сверху» — будь это осадки или метеориты.

Первая внятная мысль о том, как на самом деле происходит круговорот воды в природе, пришла с Востока. В золотую эпоху исламской цивилизации в Басре (нынешний Ирак)существовало анонимное общество любителей мудрости или, в переводе с арабского — «Товарищество чистых». В одном из их трудов написано: «Тёплый воздух поднимает пар, и эти облака громоздятся, как горы взбитого хлопка. Если же холод приходит сверху, пары собираются в капельки воды, которые падают сквозь облако, объединяясь друг с другом, и выпадают оттуда большими каплями». «Эти люди (которые, кстати, тоже были знакомы с учениями Аристотеля) фактически написали учебник современной метеорологии — осталось только облечь их слова в формулы. Однако опять парадокс: текст восточных мыслителей не повлиял на развитие науки. В следующие века до всего, ими сказанного, Европа доходила мучительным экспериментальным путём», — рассказывает Григорий Фалькович.

 

В гениальном прозрении мудрецов из «Товарищества чистых», возможно, есть влияние так называемой турецкой бани. От финского и русского аналогов это заведение отличается тем, что представляет собой 4-5 мраморных залов, каждый из которых горячее предыдущего. Нагретый камень здесь поливают водой — она испаряется и делает воздух влажным. Если взглянуть на потолок, можно увидеть там капли, которые время от времени срываются и падают вниз. Таким образом, понимание круговорота воды в природе в турецкой бане достигается эмпирическим путём. 

 

В Европе первые опыты, показывающие, как проходит процесс конденсации, были поставлены только в XVIIвеке. Это сделал немецкий учёный Отто фон Герике, создавший насос, способный создавать вакуум. Исследователь соединил две колбы и поставил между ними перегородку. Из одной из них он выкачал воздух, а затем убрал преграду. Газ расширился и стал непрозрачным — то есть он охладился, и выравнивание давления заставило его выделить лишнюю влагу.

 

Продвинуться в метеорологии дальше людям мешало знание того, что вода тяжелее воздуха. Было непонятно, как она может подняться на такую высоту.

 


«Одна из причин, из-за которой  я стал заниматься этой темой — очень личная. Мне было лет 6-7, каждый вечер мой отец гулял со мной, и мы беседовали о разных вещах. Однажды я спросил его, почему облако белое. Он объяснил, что оно состоит из маленьких капелек воды, каждая из которых представляет собой зеркальце, отражающее свет во все стороны. Я поинтересовался, отчего тогда облако не падает, и отец, который, казалось, знает все на свете, не смог ничего сказать. Долгое время меня мучило осознание, что я уже я дипломированный специалист, потом кандидат наук, доктор, а до сих пор не знаю ответа на этот вопрос», — Григорий Фалькович.

Сдвинул дело с мёртвой точки Декарт — он (служивший одно время простым солдатом) сказал: «Маленькие частички воды поднимаются и взлетают так же, как дорожная пыль, поднимаемая ногами пешеходов, может долго висеть в воздухе. Когда наш взвод пройдёт по просёлочной дороге, пыль за нами может висеть часами». А дальше уже понадобился гений Ньютона, который в своей «Оптике» заметил, что воздух весит больше, чем молекулы воды. Удивительно, как учёный понял это, не владея кинетической теорией и молекулярной теорией веществ.

 

Дождь из автомобильных шин

 

Попробуем понять, как же на самом деле происходит рождение дождя. Сначала пары поднимаются вверх и из-за разницы температур там начинают конденсироваться. Самое важное в этом — совершить первый шаг — найти центр образования капелек. На самом деле, если взять очень чистый воздух и в нем сильно охлаждать пары, то они не будут превращаться в воду до совершенно невероятной степени пресыщенности. В атмосфере должны быть маленькие пылинки. Из чего состоят частички, служащие основой для дождей, например, в Новосибирске? Из резины, стирающейся от автомобильных шин. И так — практически в каждом современном городе.

 


Появление машинного транспорта полностью изменило картину дождей. Григорий Фалькович называет это явление «эффектом Лос-Анджелеса»: 100 лет назад большая часть осадков в этом городе выпадала прямо у берега. Сейчас же из-за загрязнённости воздуха облака засеваются огромным количеством мелких частичек, на которых образуются микроскопические капли. В результате количество-времени, необходимое им для того, чтобы посталкиваться друг с другом и превратиться  в полноценные дождинки, возрастает, и туча прорывается уже не на берегу, а в долине.

Рост капли из-за конденсации со временем становится всё медленнее. Например, быстро может возникнуть конструкция до одного микрона, а чтобы вырастить морось (имеющий размер примерно 100 микрон) понадобится около ста часов. Однако совершенно очевидно, что дождь образуется быстрее. Например, документально зафиксировано, что в тропиках тучи могут собраться, пролиться и разойтись за 30-40 минут. То есть для получения осадков маленькие капли должны каким-то образом сливаться друг с другом, но здесь существует затруднение: попадая в одно облако, они очень быстро «забывают» свой первоначальный размер, становятся одинаковыми, приобретают одну скорость и, по законам физики, сталкиваться не могут. Градиент ветра имеет значение, но он способен сократить время образование дождя лишь на 20-30% — например, со 100 часов до 70-ти. Гравитационное падение здесь тоже не подмога — вокруг крупной капли образуется некий «вязкий» слой, из-за которого сородичи более мелкого размера вынуждены обходить её стороной.

Идея о том, что необходимо принимать во внимание турбулентность, начала возникать в 80-е годы. Но американского физика, который её высказал, метеорологи не восприняли всерьёз. «Дело в том, что ветер всегда дует с завихрениями. Частички воды, попадая в эти «центрифуги», довольно быстро «выплёвываются» наружу, и возникает эффект неоднородного распределения (теперь уже всеми признанный и многократно померянный). То есть, если облако представляет собой совокупность множества вихрей, капельки собираются не внутри них, а между ними — в результате частота столкновения «дождинок», пропорциональная квадрату концентрации, многократно возрастает», — утверждает Григорий Фалькович.

 

Также учёные обнаружили, что в этом процессе имеет место ещё одно интересное явление, которое они назвали  эффектом пращи — частичка воды, крутящаяся в воздушной центрифуге, не просто равномерно продвигается к её краю, а вылетает, как камень, пущенный из этого древнего оружия. Такая капля локально будет иметь очень большую скорость по сравнению с окружением. Ровно это и нужно для того, чтобы она столкнулись с другими. Эффект вихрей был описан учёными в 2002-м, и только в этом году, несколько месяцев назад в лаборатории Университета Макса Планка он был подтверждён экспериментально.

 

«Сейчас  у нас есть ощущение, что на уровне механизмов эти процессы поняты, и осталось только подобрать числа, чтобы вписать их в формулы. Через 10 лет может оказаться, что мы сильно ошибались, и нужно будет опять искать что-то качественно новое», — рассказывает Григорий.

 

То, о чём у нас идёт речь, называется в науке микрофизикой — мы рассказываем о процессах, происходящих в одном кубическом сантиметре. На сегодняшний момент исследователи не имеют возможности построить  в лаборатории даже одно настоящее облако — оно имеет величину порядка километра, а на этом масштабе принципиально важен его размер, потому именно он определяет статистику мелкомасштабных флуктуаций турбулентности. Поэтому сейчас никому не под силу описывать микркофизику облака с учётом макрофизики фронтов. Возможно, этим займётся уже следующее поколение учёных.

 

Но если исследовать настоящий дождь ещё довольно проблематично, то вызывать его — уже вполне реально: с помощью специальных средств можно пытаться переносить осадки туда, где они нужнее. «Я бы хотел построить платформы, которые бы дымили в 5-6-ти км от Тель-Авива, так чтобы облака, проливающиеся  в 3-4-х км от города, дождили бы уже на берег. Конечно, эта идея не вызывает восторга у «зелёных» экологов. Однако в какой-то момент развития нашей цивилизации вода станет настолько дорогой, что, я думаю, мы будем управлять погодой таким образом. По моим оценкам, до наступления этого времени пройдёт всего 30-40 лет», — утверждает исследователь.


Н2O скоро будет дороже нефти. Мало кто знает, но для того, чтобы вырастить количество зерна, необходимое для приготовления одной чашки кофе, требуется затратить 140 литров воды.

Также нужно отметить, что облака делятся на тёплые и холодные. Между ними есть огромная разница. Первые (в этой статье речь шла именно о них) состоят полностью из воды, в наших широтах в течение года их встречается всего 30%. Вторые, кружащие над Сибирью почти всю осень-зиму-весну, имеют  в своих верхушках замёрзшие частички и образуются по совершенно иному принципу.Возьмём две льдинки разного размера, каждая из них охлаждает воздух вокруг себя. Та, которая крупнее, делает это сильнее, концентрация пара рядом с ней оказывается больше, и он конденсируется в каплю. В результате происходит рост одних частичек за счёт других без того, чтобы они сталкивались друг с другом. 

 

Если мы хотим вызвать дождь в холодных облаках, нужно делать то, что когда-то практиковали в СССР —выстреливать в них шашками из самолёта маленькие кусочки йодистого серебра. Тогда на этих частичках происходит образование льдинок, которые растут, потом начинают падать, таят и превращаются в капли — примерно так выглядит механизм образования осенних ливней.

 

В завершение лекции Григорий Фалькович попытался дать объяснение аномальному граду, произошедшему этим летом в Новосибирске, когда посреди жаркого дня с неба вдруг начали  падать льдины размером с куриное яйцо: «Скорее всего, здесь произошла встреча двух фронтов: влажный тёплый воздух встретился с холодным, последний нырнул вниз, а первый поднялся наверх, да настолько резко, что там моментально произошли сначала конденсация, а потом замерзание, в результате чего стремительно образовались огромные градины и повалились на землю».

 

Диана Хомякова

 

Фото: (1) — wikipedia.org, остальные — автора

 

Облака

Виды облаков

Облака — скопление взвешенных в атмосфере капелек воды или кристалликов льда, находящихся на значительной высоте над земной поверхностью. Образование облаков происходит следующим образом: воздух, нагретый от Земли, расширяется, становится легким и поднимается вверх. Известно, что температура воздуха с высотой понижается, поэтому поднимающийся воздух постепенно охлаждается, и вода из парообразного состояния переходит в жидкое, образуя скопление водяных капель. Причиной облакообразования является и вынужденный подъем во донасыщенного слоя атмосферы на горные преграды, при этом воздух, поднимающийся по горному склону, встречается с все более холодными слоями атмосферы. Водяной пар превращается в водяные капли, и образуются облака. Чаще всего образование облаков связано с наступлением теплого или холодного атмосферного фронта.

В зависимости от преобладания тех или других элементов облака делятся на водяные, ледяные, смешанные. Водяные облака состоят из очень мелких капелек диаметром 0,01 мм — 0,001 мм. В 1 см3 водяного облака их находится несколько сотен. Ледяные облака состоят из кристалликов льда. Такие облака обычно образуются на очень большой высоте, где воздух имеет температуру ниже 0°С. Смешанные облака содержат одновременно переохлажденные капельки воды разных размеров и кристаллики льда. Резкой границы между расположением жидких и твердых элементов в облаке нет, так как существуют мощные переходные слои.

Облака имеют различную форму, которая зависит от условий их образования, высоты, ветра. По международному соглашению облака по форме скопления разделяются на 10 родов.

Облачность — это степень покрытия неба облаками. Оценивают ее по 10-балльной шкале или в%. Высота и скорость движения облаков измеряются специальным прибором — нефоскопом. На основании анализа облаков можно определить предстоящую погоду: появление на небе перистых, а затем слоистых облаков предвещает дождь; когда облака увеличиваются, плотнеют, опускаются, быстро движутся, тяжелея и снижаясь, надо ожидать пасмурной, ненастной погоды.

1-3 родперистые облака, образующиеся в верхнем ярусе атмосферы, на высоте более 6000 м. Это отдельные нежные облака, волокнистые или нитевидные, «без теней», обычно белые, реже образуют слои и гряды прозрачных хлопьев Все эти облака являются ледяными Иногда на высоте 20-30 км в стратосфере появляются перламутровые и серебристые перистые облака В их строении участвуют не только ледяные кристаллики, но и метеорная или вулканическая пыль.
4-5 родвысококучевые или волнослоистые облака, относящиеся к типу смешанных облаков Они располагаются на высоте от 2 до 6-8 км Представляют из себя гряды, шары, валы белого или более или менее серого цвета
6-8 родслоистые облака. Они образуются в атмосфере не выше 2 км и представляют из себя бесформенные слои серого цвета Чаще всего это облака водяные.
9-10 родкучевые облака Они представляют из себя плотные облачные клубы с почти горизонтальным основанием Если кучевое облако быстро разрастается в высоту, основание его становится темным, и кажется, что оно готово брызнуть дождем. В таких облаках нижняя часть водяная, а верхняя — ледяная

Зимой и ночью облака препятствуют понижению температуры земной поверхности и приземного слоя воздуха, так как предупреждают отток тепла из нижних слоев атмосферы, а летом и днем облака ослабляют нагревание земной поверхности, поскольку водяные капли в них, как линзы, отражают часть солнечных лучей. Облака смягчают климат внутри материков.

Виды облаков, описания и снимки.

Велико значение погоды в яхтинге. Тысячи яхт  бороздят моря и океаны. Не всегда эти плавания бывают легкими. Часто яхтсменов подстерегают штормы, ураганы, туманы. Поэтому умение ориентироваться в метеорологической обстановке и оценивать ее при плавании имеет большое практическое значение для моряка. Прогнозы погоды, составляемые в гидрометеоцентрах, характеризуют обычно общие процессы развития погоды над большими районами. Поэтому в месте нахождения яхты погода может значительно отличаться от прогноза. В этом отношении умение предсказывать погоду по видам облаков имеет важное значение. Мы уже рассматривали прогнозирование погоды для яхтинга по облакам в статье : Прогноз погоды в море по облакам . Видов облаков великое множество и можно потратить много времени на их изучение. Конечно не все они важны для метеопрогноза в яхтинге. Но как в них не запутаться , с одной стороны они такие разные , с другой, похожи друг на друга. Для прояснения этой ситуации дадим краткое описание и снимки наиболее распространенных видов облаков.

Виды перистых облаков.

Волокнистые перистые облака — Cirrus fibratus (Ci fib).

Волокнистые перистые облака — Cirrus fibratus (Ci fib)  — длинные белые иногда почти прямолинейные нити, которые могут располагаться то почти параллельно, то причудливо перепутанным клубком. Являются наиболее общей формой видов облаков верхнего яруса. Обычно состоят из кристаллов льда, которые возникают из переохлажденных капелек воды. Этот вид облаков отличается большей протяженностью и тем, что они не заполняют все небо, а главное, обладают характерной прерывистой структурой. Чаще всего волокнистые перистые облака наблюдаются при хорошей погоде и наличии восходящего потока воздуха при наступлении теплого фронта. Высота основания подобного вида облаков в умеренных широтах составляет 7-10 км, в тропиках они достигают 17-18 км. В арктических широтах перистые облака при низких температурах могут распространяться до поверхности земли. Толщина слоя может колебаться в широких пределах, от сотен метров до нескольких километров.
Перистые облака обычно прозрачны, сквозь них просвечивает солнце, луна и яркие звезды, а иногда и голубое небо. Днем они не уменьшают освещенности, а наземные предметы отбрасывают заметные тени. Осадки- мелкие ледяные кристаллы, из которых состоят перистые облака, могут медленно падать, но почти всегда испаряются на больших высотах, не достигая земли и образуют только полосы падения. В редких случаях в этом виде облаков при очень низких температурах ледяные кристаллы возникают и в нижнем слое атмосферы, но при выпадении измеренного количества осадков не дают .
Образование перистых облаков происходит за счет охлаждения воздуха при восходящем движении в средней тропосфере в зоне атмосферных фронтов. В охлаждающемся воздухе происходит сублимация водяного пара и образование ледяных кристаллов. Мелкие ледяные кристаллы падают весьма медленно и восходящими движениями воздуха могут переноситься на более высокие уровни.
Вечером, после захода солнца, виды облаков Ci еще долго остаются освещенными, принимая серебристую, затем золотистую или красноватую окраску. Затем Ci постепенно сереют, при этом кажутся более плотными. Утром, перед восходом солнца, они первыми окрашиваются зарей.

 

Волнистые перисто-слоистые облака- Cirrostratus fibratus (Cs fib).

Волнистые перисто-слоистые облака — Cirrostratus fibratus (Cs fib) — белая пелена со слабым волнистым строением. Главной особенностью перисто-слоистых облаков является их расположение в виде параллельных, кажущихся сходящимися гряд. Облачность, как правило, закрывает все небо. Высота основания этого вида облаков в средних широтах около 6-8 км, толщина слоя от 100 метров до нескольких километров. Часто наблюдается яркое гало вокруг солнца и луны. Сквозь них просвечивается голубое небо, а ночью -яркие звезды. Иногда виды облаков Cs настолько тонкие и однородные, что обнаружить их можно только по наличию гало. Осадки из перисто-слоистых облаков Cs не достигают земли, только при очень низких температурах дают слабый снег или ледяные иглы. Образуются вследствие адиабатического охлаждения воздуха при его восходящем движении в верхней тропосфере в зонах атмосферных фронтов. Появление видов облаков Cs fib может предвещать изменение погоды, в средних широтах — дожди.

 

 

 

Плотные перистые облака — Cirrus spissatus (Ci sp).

Плотные перистые облака — Cirrus spissatus (Ci sp) имеют многочисленные белые уплотнения неправильной формы. У подобных видов облаков, в отличие от обычных перистых облаков, волокнистое строение выражено меньше, они бывают плотными и застилают солнце.

Эти виды облаков обычно состоят из кристаллов льда, которые возникают из переохлажденных капелек воды. Отличаются большей протяженностью и тем, что не заполняют все небо, а главное, обладают характерной прерывистой структурой. Высота основания данных видов облаков в умеренных широтах составляет 7-10 км, в тропиках они достигают 17-18 км. Толщина слоя перистых облаков может колебаться в широких пределах, от сотен метров до нескольких километров.
Виды облаков Ci sp обычно прозрачны, сквозь них просвечивает солнце, луна и яркие звезды, а иногда и голубое небо. Днем они не уменьшают освещенности, а наземные предметы отбрасывают заметные тени. Около солнца и луны в этих облаках часто наблюдаются круги (гало) радиусом 22 и 46 градусов или части этих кругов.
Осадки- мелкие ледяные кристаллы, из которых состоят перистые облака, могут медленно падать, но почти всегда испаряются на больших высотах. Образование вида облаков Ci sp происходит за счет охлаждения воздуха при восходящем движении в средней тропосфере в зоне атмосферных фронтов. В охлаждающемся воздухе происходит сублимация водяного пара и образование ледяных кристаллов. Мелкие ледяные кристаллы падают весьма медленно и восходящими движениями воздуха могут переноситься на более высокие уровни. Вечером, после захода солнца, виды облаков Ci sp еще долго остаются освещенными, принимая серебристую, затем золотистую или красноватую окраску.

Волокнистые перисто-слоистые облака — Cirrostratus fibratus (Cs fibr).

Волокнистые перисто-слоистые облака — Cirrostratus fibratus (Cs fibr) тонкая пелена имеющая в основании волнистый вид, частично закрывающий небо.
Осадки из вида облаков Cs не достигают земли, только при очень низких температурах дают слабый снег или ледяные иглы. Волокнистые перисто-слоистые облака образуются вследствие адиабатического охлаждения воздуха при его восходящем движении в верхней тропосфере в зонах атмосферных фронтов.

 

 

 

 

 

Перепутанные перистые облака  — Cirrus intortus (Ci int).

Перепутанные перистые облака  — Cirrus intortus (Ci int) расположены над грядой высоко кучевых облаков Ac. Волокна перистых облаков загнуты беспорядочно, местами зигзагообразно, причудливо запутаны. Виды облаков Ci int состоят из кристаллов льда, которые возникают из переохлажденных капелек воды. Перепутанные перистые облака отличаются большей протяженностью и тем, что не заполняют все небо. Наблюдаются при хорошей погоде и наличии восходящего потока воздуха при наступлении теплого фронта. Высота основания этих видов облаков в умеренных широтах составляет 7-10 км, в тропиках они достигают 17-18 км. Толщина слоя перепутанных перистых облаков может колебаться в широких пределах, от сотен метров до нескольких километров.
Виды облаков Ci int обычно прозрачны, днем они не уменьшают освещенности. Осадки- мелкие ледяные кристаллы, из которых состоят перистые облака, могут медленно падать, но почти всегда испаряются на больших высотах, не достигая земли и образуют только полосы падения. В редких случаях данных видов облаков при очень низких температурах ледяные кристаллы возникают и в нижнем слое атмосферы, но при выпадении измеренного количества осадков не дают. Образование перистых облаков происходит за счет охлаждения воздуха при восходящем движении в средней тропосфере в зоне атмосферных фронтов. В охлаждающемся воздухе происходит сублимация водяного пара и образование ледяных кристаллов.

Туманообразные перисто-слоистые облака  — Cirrostratus nebulosus (Cs neb).

Туманообразные перисто-слоистые облака — Cirrostratus nebulosus (Cs neb). Однородная или голубоватая пелена, чаще доволно плотная. Виды облаков Cs neb обычно состоят из кристаллов льда, которые возникают из переохлажденных капелек воды. Туманообразные перисто-слоистые облака отличаются большей протяженностью. Высота основания этих видов облаков в умеренных широтах составляет 7-10 км, в тропиках они достигают 17-18 км. Толщина слоя перистых облаков может колебаться в широких пределах, от сотен метров до нескольких километров.
Виды облаков Cs neb днем не уменьшают освещенности, а наземные предметы отбрасывают заметные тени. Около солнца и луны в этих облаках часто наблюдаются круги ( гало) радиусом 22 и 46 градусов или части этих кругов.
Перистые облака образуются вследствие адиабатического охлаждения воздуха при его восходящем движении в верхней тропосфере в зонах атмосферных фронтов.

Когтевидные перистые облака — Cirrus uncinus (Ci un).

Когтевидные перистые облака — Cirrus uncinus (Ci un). Это относительно небольшие параллельные нити облаков с изгибом в форме запятой на конце. Эти виды облаков обычно состоят из кристаллов льда, которые возникают из переохлажденных капелек воды. Когтевидные перистые облака отличаются большей протяженностью и тем, что не заполняют все небо. Чаще всего перистые облака наблюдаются при наличии восходящего потока воздуха при наступлении теплого фронта. Виды облаков Ci un являются предвестниками перемен в погоде. Высота основания в умеренных широтах составляет 7-10 км, в тропиках они достигают 17-18 км. Перистые облака прозрачны, сквозь них просвечивает солнце, луна и яркие звезды, а иногда и голубое небо. Днем они не уменьшают освещенности.
Осадки их этих видов облаков не выпадают. Образование перистых облаков происходит за счет охлаждения воздуха при восходящем движении в средней тропосфере в зоне атмосферных фронтов. В охлаждающемся воздухе происходит сублимация водяного пара и образование ледяных кристаллов. Мелкие ледяные кристаллы падают весьма медленно и восходящими движениями воздуха могут переноситься на более высокие уровни.
Вечером, после захода солнца, виды облаков Ci un еще долго остаются освещенными, принимая серебристую, затем золотистую или красноватую окраску. Утром, перед восходом солнца, они первыми окрашиваются солнцем.

Кучевообразные перисто-кучевые облака — Cirrocumulus cumuliformis (Cс cuf).

Кучевообразные перисто-кучевые облака Cirrocumulus cumuliformis (Cс cuf) — мелкие башенки или хлопья, растущие по вертикали. Внешний вид — белые тонкие облака, состоящие из очень мелких волн, хлопьев или ряби ( без серых оттенков), частично с волокнистым строением или непосредственно переходящие в покров видов облаков Ci или Cs. Чаще всего наблюдаются в небольших количествах. Высота основания перисто-кучевых облаков в умеренных широтах колеблется в пределах 6-8 км. Толщина слоя не превышает 200-400 метров. Виды облаков Cc cuf прозрачные, закрывая солнце, они почти не уменьшают освещенности. Голубое небо придает им голубоватый оттенок. Солнце и луна хорошо просвечиваются, при этом иногда наблюдается гало, а так же радужная окраска перисто-кучевого облака и отдельных его участков (иризация). Осадки из этих видов облаков не выпадают.

 

 

 

Волнистые перисто-кучевые облака Cirrocumulus undulatus (Cc und).

Волнистые перисто-кучевые облака Cirrocumulus undulatus (Cc und) тонкие облака, характеризующиеся наличием волн или мелкой ряби. Толщина слоя этого вида облаков не превышает 200-400 метров. Волнистая структура перисто-кучевых облаков наблюдается иногда лишь у отдельных скоплений . Виды облаков Cc und образуются при возникновении волновых и восходящих движений в верхней тропосфере. Часто могут наблюдаться перед холодным фронтом 2-го рода и перед верхним холодным фронтом. Осадки из облаков Cc und не выпадают.

 

 

 

 

 

Следы самолетов, известные как конденсационные следы — Cirrus traktus (Ci trac).

Следы самолетов, чаще реактивных , также известные как конденсационные следы — Cirrus traktus (Ci trac). Это — искусственные перистые облака, возникающие за самолетами вследствие конденсации водяного пара, вылетающего из двигателей. Сразу после прохождения самолета выглядят в виде прожилки в небе. В течение 20-30 минут превращаются в широкие полосы в виде лент или приобретают очертаний овечьей шкуры.
Следы самолетов наблюдаются на больших высотах в условиях очень низких температур, при которых вода превращается в лед, не успевая испариться.

 

 

 

 

Хребтовидные перистые облака  Cirrus vertebratus (Ci vert).

Хребтовидные перистые облака Cirrus vertebratus (Ci vert) — высоко расположенные тонкие облака, более уплотнена средняя часть, от которой в обе стороны расходятся нити. Внешний вид перистых облаков напоминает скелет рыбы. Виды облаков Ci vert обычно состоят из кристаллов льда, которые возникают из переохлажденных капелек воды. Хребтовидные перистые облака отличаются большей протяженностью и тем, что не заполняют все небо, а главное, обладают характерной прерывистой структурой. Чаще всего виды облаков Ci vert наблюдаются при хорошей погоде и наличии восходящего потока воздуха и турбулентности в верхней тропосфере. Высота основания перистых облаков в умеренных широтах составляет 7-10 км, в тропиках они достигают 17-18 км. Толщина слоя облаков может колебаться в широких пределах, от сотен метров до нескольких километров.
Виды облаков Ci vert прозрачны, сквозь них просвечивает солнце, луна и яркие звезды. Днем они не уменьшают освещенности, а наземные предметы отбрасывают заметные тени. Осадки- мелкие ледяные кристаллы, из которых состоят перистые облака, медленно падают, но восходящими движениями воздуха могут переноситься и на более высокие уровни.

Чтобы не перегружать информацией данный обзор, о слоистых и кучевых облаках расскажем в следующей статье.

 

Турецкие достопримечательности. Достопримечательности Турции: фото и описание

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.

Облака классифицируют, используя латинские слова для определения внешнего вида облаков, наблюдаемого с земли. Слово cumulus является определением кучевых облаков, stratus – слоистых облаков, cirrus – перистых, nimbus – дождевых.

Помимо вида облаков классификация описывает их местоположение. Обычно выделяют несколько групп облаков, первые три из которых определяются по высоте их расположения над землей. Четвертая группа состоит из облаков вертикального развития, а последняя группа включает облака смешанных типов.

Облака верхнего яруса формируются в умеренных широтах выше 5 км, в полярных — выше 3 км, в — выше 6 км. Температура на этой высоте довольно низкая, поэтому они состоят в основном из кристаллов льда. Облака верхнего яруса обычно тонкие и белые. Наиболее распространённой формой облаков верхнего яруса являются cirrus (перистые) and cirrostratus (перисто-слоистые), которые можно наблюдать обычно при хорошей .

Облака среднего яруса обычно располагаются на высоте 2-7 км в умеренных широтах, 2-4 км – в полярных и 2-8 км – в тропических. Состоят они в основном из мелких частиц воды, но при низкой температуре могут содержать и кристаллики льда. Наиболее распространённым видом облаков среднего яруса являются altocumulus (высоко-кучевые), altostratus (высоко-слоистые). Они могут иметь затененные части, что отличает их от перисто-кучевых облаков. Этот вид облаков обычно возникает в результате конвекции воздуха, а также из-за постепенного восхождения воздуха впереди .

Облака нижнего яруса располагаются на высотах ниже 2 км, где температура достаточно высока, поэтому состоят в основном из капель воды. Лишь в холодное время года. Когда температура у поверхности низкая, они содержат частицы льда (град) или снега. Наиболее распространённым типом облаков нижнего яруса являются nimbostratus (слоисто-дождевые) и stratocumulus (слоисто-кучевые) – темные облака нижнего яруса, сопровождаемые .

Облака вертикального развития — кучевые облака, имеющие вид изолированных облачных масс, вертикальные размеры которых аналогичны горизонтальным. Возникают в результате температурной конвекции, могут достигать высот в 12 км. Основные типы fair weather cumulus (облака хорошей погоды) и cumulonimbus (кучево-дождевые). Облака хорошей погоды имеют вид кусков ваты. Время их существования от 5 до 40 минут. Молодые облака хорошей погоды имеют резко очерченные края и основание, в то время как края более старых облаков являются неровными и размытыми.

Другие типы облаков: contrails (конденсационные следы), billow clouds (волнистые облака), mammatus (вымеобразное облако), orographic (облака препятствий) и pileus (шапка-облако).

Как часто облака могут сказать вам, на какой стадии развития находятся погодные условия, когда вы не имеете официального прогноза. В этом случае, некоторые облака могут рассказать о приходящей погоде. Обычно, порядок смены облаков в определенной последовательности, лучше для прогноза, чем просто определение типа облаков. Не всегда просто определить тип облаков. Почти постоянно имеется несколько их типов одновременно на небе, и они меняют свою форму со временем.

Облака характеризуются их высотой и формой. Имеются высокие облака. Облака среднего уровня и низкие облака. Внутри каждой высотной характеристики различаются округлые, массивные облака – кучевые (Cumulus), легкие, дымчатые или полосками – перистые (Cirrus) и монотонные слои облаков – слоистые (Stratus). С практической точки зрения, чаще всего полезно классифицировать облака по принципу – или они лежат слоями, что является результатом относительной стабильности воздуха, или выглядят как отдельные, округлой формы, представляющие вертикальное движение и нестабильность воздушных масс. Ценным, например для прогноза погоды в горах, будет установить особенности воздушной массы, основываясь на природе облаков, которые мы наблюдаем. Для распознавания облаков также является важным наличие облачных волн в них и знание разницы, что могут рассказать высокие облака, а что низкие. К тому же облака характеризуются состоянием воды в них – то ли это капельки воды (в низких облаках), то ли ледяные кристаллы (в высоких), или же их смесь с водой (в основном в облаках среднего уровня). Это важно для шквальных формирований, где можно ожидать молний, дождя, снега и т.д.

Имеется 12 основных типов облаков. Их определение, значимость, идентификация и разграничение, является необходимым для практического применения в предсказании погоды:


«Высокие» – означает расположенные выше высоты 5 — 6 км. Это зона «струйных течений», или как мы говорим, ветра наверху. Иногда эти ветра называют «пути штормов». Их свойством является большая скорость – более 50 узлов, и постоянное направление – западное. Именно эти потоки воздуха наверху и приносят все изменения погоды в средних широтах.

Поскольку температура воздуха падает с высотой (6 град.С на 1км), высокие облака более важно характеризовать температурой. Водяной пар на этой высоте замерзает, поэтому все облака этого уровня сформированы из ледяных кристаллов. В отличие от низких облаков, состоящих из капелек воды. Все высокие облака – облака перистого типа — «хвосты», слоистые, обрывки неправильной формы или тонкие просвечивающиеся, кучевые. Слово «перистые» (cirrus) в названиях облаков, применимо только к высоким облакам, тогда как «кучевые»(сumulus) или «слоистые» (stratus), может быть применено к облакам любых уровней высоты.

«Низкие» облака расположены ниже высоты 2 км. Непросто оценить высоту облаков на море, тогда как на суше, вы можете сравнить ее, скажем, с известной высотой вершины соседней горы. «Кучевые облака хорошей погоды» обычно расположены в верхней части этого уровня, т.е. от 1200 до 2000 метров от земли. Когда вы видите эти хорошо сформированные, относительно небольшие, мягкой формы белые облака в небе – они могут вам служить подсказкой в определении высоты: все облака на этой и меньшей высоте — есть низкие облака, а выше – средние и высокие. Низкие облака иногда лежат на земле. Это могут быть слоистые облака и туман. Основания облаков могут формироваться на точке росы, поскольку, по определению эта точка есть температура, при которой невидимый водяной пар конденсируется в видимые облака. Возьмите температуру воздуха у поверхности минус точку росы, разделите это на 4 и умножьте на 300 метров. Полученный результат будет высотой, на которой температура воздуха равна точке росы, и там образуются облака. В сухие дни кучевые облака расположены выше, чем в во влажные. Направление движения низких кучевых облаков почти такое же, как и приземного ветра. Это направление может немного отличаться вправо, вследствие того, что более высокий ветер не испытывает трения о землю. Встав лицом к ветру, вы увидите низкие кучевые облака, бегущие от направления около 30 градусов вправо. Над водой это отклонение меньше – около 15 градусов, потому, что трение воздуха о воду меньше.

Облака среднего уровня всегда расположены между высокими и низкими облаками. В их названиях используется префикс «alto», что в терминологии облаков определяет именно эти облака среднего уровня. Хотя их называют, например, «высоко-слоистыми», это слоистые облака среднего уровня в отличие от «перисто-слоистых» (высоких облаков) и просто «слоистых» (низких облаков).

Но существуют типы облаков, которые относятся к довольно редким явлениям природы. Они имеют очень необычные формы, цвета и мало понятные особенности, какую погоду могут принести подобные облака?

1. Находятся на высоте около 15 — 25 км в стратосфере и тропосфере. Необычна их расцветка – переливающаяся, радужная. Такие облака можно встретить зимой в условиях Крайнего севера: на Аляске, в скандинавских странах, в Северной Канаде. Отличаются от других облаков тем, что ярко выделяются на закатном небе уже после захода солнца.

2. «Вымяобразные» облака (Трубчатые ). Эти облака имеют причудливую форму, напоминающую вымя. При низкой высоте Солнца над горизонтом они могут приобретать серо-голубой, серо-розовый, золотистый и даже красноватый цвет. Появление этих облаков всегда предвещает грозовые штормы, причем сами облака могут находиться за несколько километров от очага грозы.

3. Высококучевые облака Castelanus .Облака-медузы, названные так за сходство с обитателями моря, формируются на стыке влажного воздуха Гольфстрима и сухого воздуха атмосферы. Середина облака становится похожей на тело медузы, а «щупальца» облака формируют испарившиеся дождевые капли.

4. . Крайне редкие формации. Серебристые облака — очень тонкий, почти прозрачный слой облаков на высоте 82-102 км, заметный вследствие их слабого свечения на фоне ночного неба. Считается, что серебристые облака состоят из ледяных кристаллов и частиц вулканической и метеорной пыли, рассеивающих солнечный свет. Их блеск в ночном небе объясняется тем, что они отражают невидимый на «ночной» стороне Земли свет Солнца. Увидеть их можно только в сумерках, когда они подсвечены солнцем из-за горизонта. Днем они не видны.

5. Грибовидные облака – облака дыма в форме гриба, сформировавшиеся в результате соединения мельчайших частиц воды и земли, или в результате мощного взрыва. Чаще всего они ассоциируются с атомным взрывом, однако любой относительно мощный взрыв может произвести такой же эффект.

Эти тонкие спиралевидные завитки – самые редко встречающиеся в природе облака. Продолжительность их «жизни» равна одной-двум минутам, именно поэтому увидеть их воочию – большая удача.

7. «Чечевицевидные» облака () обладают столь странной формой, что стороннему наблюдателю напомнят об НЛО. Особенность их том, что при самом сильном ветре они остаются неподвижными. Эти облака – прекрасные предсказатели приближающегося атмосферного фронта, шторма или бури. Особенно хорошо знакомы с этими «предсказателями» жители горных районов. Эти облака, известные, как высоко кучевые облака, имеющие постоянную форму, которая формируются крайне высоко, обычно выравниваются под правильными углами к направлению ветра.

Лентикулярые 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 силен ветер. В них происходит беспрерывный процесс – воздух поднимается выше уровня конденсации, сгущаются водяные пары, на нисходящем пути водяные капли испаряются, и облако кончается. Поэтому-то чечевицеобразные облака и не меняют своего положения в пространстве, а стоят в небе, как приклеенные. Появление линзовидных облаков свидетельствует, что в атмосфере – сильные горизонтальные токи воздуха, образующие волны над горными препятствиями, что в воздухе достаточно высокое содержание влаги. Это связано обычно с приближением атмосферного фронта или с энергичным переносом воздуха из отдаленных районов

Облако над Аю-Дагом в Крыму

Это низкие, горизонтальные облака, словно закрученные в трубки. Являются предвестниками сильных порывов ветра, гроз, холодного фронта. Издалека они весьма напоминают столб торнадо, только не вертикальный, а горизонтальный.


Эти низкие и неоднородные облака не предвещают дождь, а скорее говорят о хорошей погоде. Особенность их состоит в том, что они располагаются на небе в виде правильных рядов или волн.

Низкое, горизонтальное, имеющее форму трубы, облако шквалового воротника, связанное с фронтом грозы, или иногда с холодным фронтом. Они могут также быть признаком возможной деятельности микровзрыва.

12. Облака «Morning Glory».

Это единственные облака, которые имеют имя собственное. «Morning Glory» — это как бы катящееся облако длиной до 1000 км, высотой 1-2 км, передвигающееся со скоростью до 40 км/ч. Возникают эти облака, в основном, у берегов Австралии, в местах с повышенной влажностью и повышенным атмосферным давлением. Солнце нагревает переднюю часть облака и в нем возникает движение воздуха вверх, которое и закручивает облако. Представьте себе мощную волну, которая имеет единственный гребень и перемещается, не изменяя скорость или форму – именно так выглядит это облако.

Как часто облака могут сказать вам, на какой стадии развития находятся погодные условия, когда вы не имеете официального прогноза. В этом случае, некоторые облака могут рассказать о приходящей погоде. Обычно, порядок смены облаков в определенной последовательности, лучше для прогноза, чем просто определение типа облаков. Не всегда просто определить тип облаков. Почти постоянно имеется несколько их типов одновременно на небе, и они меняют свою форму со временем.
Облака — это мельчайшие капли воды или кристаллики льда, взвешенные в атмосфере и видимые на небе с поверхности земли. Облака есть везде, в любой части нашей планеты. Однако в природе существуют и редкие их виды, которые мало кому посчастливилось увидеть.
Давайте же подробнее рассмотрим самые редкие виды облаков .

Грозовой воротник — редкие длинные облака, которые обычно формируются перед наступающими холодными фронтами. Воздушные потоки в грозовом воротнике могут циркулировать только вокруг его горизонтальной оси.
Причина образования грозового воротника в процессе конденсации поднимающегося и остывающего ниже точки росы теплого влажного воздуха, происходящем по всей длине вдоль вытянутого воздушного фронта.

Лентикулярные (линзовидные) облака образуются на гребнях воздушных волн или между двумя слоями воздуха. Удивительной особенностью этих облаков является то, что они не двигаются и стоят в небе, как приклеенные, сколь бы ни был силен ветер.
Облака обычно зависают с подветренной стороны горных хребтов, за хребтами и отдельными вершинами на высоте от 2 до 15 километров.
Появление лентикулярных облаков свидетельствует, что в воздухе достаточно высокое содержание влаги. Обычно это связано с приближением атмосферного фронта.

Серебристые (ночные светящиеся) облака — самые высокие облачные образования, появляющиеся на высотах 75-95 км. Временем открытия этого вида облаков принято считать 1885-й год

Наблюдать серебристые облака можно лишь в летние месяцы: в Северном полушарии в июне-июле, в Южном полушарии в конце декабря и в январе. Кроме того, эти облака настолько тонкие, что не видны днем, даже на фоне чистого неба.

Эффект Fallstreak в перисто-кучевых облаках — большой круговой разрыв, который из-за редкости подобного явления частенько принимают за НЛО.
Такие «дыры» в облаках образуются, когда температура воды в них ниже нуля, но она еще не замерзла. Когда часть воды в облаке начинает замерзать, она иногда оседает на землю, образуя большие «дыры».

Вымеобразные облака (Mammatus clouds) имеют необычную ячеистую форму. Встречаются редко и преимущественно в тропических широтах, т.к. они связаны с образованием тропических циклонов.
Ячейки облаков обычно имеют размер около 0,5 км, и чаще всего хорошо различимы, хотя бывают и с размытыми краями.
Облака имеют серо-голубой цвет, как и у основного облака, однако из-за попадания лучей Солнца могут казаться золотистыми или красноватыми.

Волнистые облака.

Радужность в облаке — явление, аналогичное тем, которые наблюдаются в нефтяной пленке на лужах. Чаще всего оно встречается в высококучевых, перисто-кучевых облака и лентикулярных облаках.
Когда солнечный свет сталкивается с маленькими каплями воды или кристаллами льда в облаке, имеющими разный размер, преломление света вызывает гамму цветов, которая называется радужностью.

Выступающие облака (Shelf clouds) обычно можно увидеть перед грозой, хотя они могут предшествовать и фронту относительно холодного воздуха.
Выступающие облака похожи на грозовой воротник, но отличаются от них, так как всегда связаны с большой облачной системой, скрытой вверху.

Огненные облака или пирокумулюс (Pyrocumulus cloud, fire cloud) образуются во время интенсивного нагрева воздуха у поверхности земли.
Такой вид облаков может возникнуть при лесных пожарах, извержении вулкана, атомном взрыве.

Лучевые облака (actinoform) были обнаружены в 1960 годах. Их название происходит от греческого слова «луч» и связано с их радиальной структурой.
Их размеры могут доходить до 300 километров в диаметре, поэтому их можно увидеть только со спутника. В настоящее время ученые не могут дать точного объяснения, как образуется этот редкий вид облаков.

Полярные стратосферные (перламутровые) облака формируются на высотах от 15 до 25 км в холодных областях стратосферы (температура ниже -80С).
За всю историю физики атмосферы полярные стратосферные облака наблюдались всего около 100 раз. Все дело в том, что в стратосфере концентрация водяного пара в несколько тысяч раз меньше, чем в нижней части атмосферы (тропосфере).

Облако-шапка — небольшое, быстро меняющее форму, горизонтальное, высоко-слоистое облако,которое обычно находится выше кучевых и кучево-дождевых облаков.Может образоваться над облаком из пепла или огненного облака во время извержения вулкана.

Утренняя глория (Morning Glory) — длинные горизонтальные облака, похожие на вращающиеся трубы: до 1000 км в длину, от 1 до 2 км в высоту. Они находятся на высоте всего от 100 до 200 метров над землей и могут двигаться со скоростью 60 км/час
Образование Утренней глории часто сопровождается внезапным шквальным ветром. Весной над городом Бурктауном в штате Квинсленд (Австралия) ее можно наблюдать более-менее постоянно и прогнозируемо.

Шероховатые волны (Undulatus asperatus) были выделены в отдельный вид облаков лишь в 2009 году.
С виду это самые зловещие и дьявольские облака. Они похожи бурлящее море, темную, причудливо «помятую» поверхность.
Некоторые даже связывают появление облаков Undulatus asperatus с предполагаемыми апокалиптическими событиями 2012 года.

Перепечатка статей и фотографий разрешается только с гиперссылкой на сайт:

Что такое облака? | Смитсоновский научно-образовательный центр

Вы когда-нибудь слышали, чтобы кто-то сказал: «Облака — это просто водяной пар»? В следующий раз вы сможете их исправить.

Облака действительно содержат воду, но на самом деле они не состоят из водяного пара. Если бы они были, вы бы их не увидели. Вода, из которой состоят облака, находится в жидкой или ледяной форме. Окружающий нас воздух частично состоит из невидимого водяного пара. Только когда этот водяной пар охлаждается и конденсируется в жидкие капли воды или твердые кристаллы льда, образуются видимые облака.

Облако в солнечный погожий день. Изображение: Purestock/Thinkstock

 

Испарение

Так как же эта вода попадает в небо? Рассмотрим воду на поверхности Земли — это океаны, озера и ручьи, а также почву и даже капли и лужи, которые собираются на листьях, зданиях и камнях. Помните, что вода состоит из мельчайших частиц, и эти частицы находятся в движении.

Пока воздух наверху не полностью насыщен водяным паром (то есть его влажность составляет менее 100 процентов), некоторая часть частиц в жидкой воде имеет достаточно энергии, чтобы «убежать», и они могут подняться в воздух. над поверхностью и испариться.Чем теплее вода, тем большей тепловой энергией обладают частицы. В среднем, по мере повышения температуры увеличивается количество частиц с достаточной энергией, чтобы уйти в воздух. Точно так же, чем суше воздух, тем быстрее испаряется вода.

Другим важным источником водяного пара являются растения. Растения втягивают воду через свои корни, стебли и листья, регулярно выпуская водяной пар и другие газы через поры (крошечные отверстия) в листьях. Из-за тенденции частиц воды прилипать друг к другу (называемой когезией), когда эта вода выходит из растения, она втягивает воду позади себя.Это позволяет корням получать больше воды из почвы. Выделение водяного пара через поры растения называется транспирацией. Вместе испарение и транспирация способствуют образованию водяного пара в воздухе, который в конечном итоге может образовывать облака.

Конденсат 

Теплый влажный воздух менее плотный, чем воздух вокруг него, поэтому он начинает подниматься выше в небо. Ветер также может подтолкнуть порцию воздуха, содержащую водяной пар, на большую высоту или вверх по склону горы.Температура воздуха имеет тенденцию к снижению, чем выше вы поднимаетесь в атмосфере. Это связано с тем, что давление уменьшается по мере того, как вы поднимаетесь выше, позволяя воздуху распространяться и становиться тоньше и, следовательно, холоднее.

В конце концов, когда вода поднимется на высоту, при которой температура достаточно низкая (точка росы или точка насыщения), она начнет конденсироваться в жидкую форму.

Однако водяной пар не будет легко конденсироваться без помощи других частиц.
Воздух, из которого состоит наша атмосфера, наполнен микроскопическими плавающими частицами пыли, почвы, дыма, морской соли и других веществ.Эти частицы называются ядрами конденсации (в единственном числе: ядром), когда они способствуют образованию облаков. Точно так же, как частицы воды конденсируются на траве, образуя росу,
мельчайшие частицы водяного пара в воздухе конденсируются в жидкость или лед на поверхности частиц пыли в воздухе. По мере того, как все больше водяного пара конденсируется в капли воды, формируется видимое облако.

Итак, если облака представляют собой жидкую или твердую воду, почему они сразу не падают с неба в виде дождя или снега? Подумайте о мелких частицах пыли, которые вы часто можете увидеть плавающими в луче света.Эти частицы твердые, но их масса настолько мала, что они остаются в воздухе даже при малейшем восходящем потоке; то есть до тех пор, пока они не столкнутся и не сольются с достаточным количеством других частиц, чтобы стать достаточно большими, чтобы упасть. Точно так же капли жидкости или кристаллы льда, составляющие облака, достаточно малы, чтобы оставаться в воздухе. Только когда они собираются и сталкиваются, образуя более крупные капли, они начинают выпадать в виде осадков.

Роса – это жидкая вода, которая конденсируется из водяного пара на холодных поверхностях, часто в ночное время, когда температура имеет тенденцию к понижению. Изображение: Джон Келли/Thinkstock

 

Типы облаков

Хотя основные принципы формирования облаков применимы ко всем облакам, всем известно, что нет двух абсолютно одинаковых облаков! Однако метеорологи используют систему классификации, чтобы сгруппировать облака по типам, чтобы помочь им понять и предсказать их влияние на погоду.

Вы, наверное, слышали латинские названия типов облаков. Самый распространенный — кучевой, относящийся к популярным дождевикам.Хотя некоторые имена могут быть довольно длинными и сложными, они содержат некоторые основные компоненты, которые помогут вам их разобрать.

Распространенные типы облаков и их названия. Изображение: Смитсоновский научно-образовательный центр 

 

Посмотрите на некоторые типы облаков и их названия на иллюстрации выше и подумайте, сможете ли вы понять, как они могут образовываться и какую погоду они могут принести.

 

Это отрывок из раздела Weather and Climate Systems нашей линейки учебных программ, Science and Technology Concepts TM (STC).Посетите нашего издателя, Carolina Biological, чтобы узнать больше.

Если облака состоят из воды, как они остаются в воздухе?

Используя известные значения объема, плотности воздуха и гравитационного поля, получаем выталкивающую силу 11,8 ньютона или 2,7 фунта.

Теперь давайте заменим этот блок воздуха другим блоком, идентичным по форме и размеру. Но на этот раз предположим, что это 1 кубический метр воды с плотностью ρ воды = 1000 кг/м 3 .

Так как он имеет тот же объем, что и парящий воздух, этот блок будет иметь точно такую ​​же выталкивающую силу. Неважно, что вы поместите в это пространство, если оно имеет объем 1 м 3 , оно будет иметь выталкивающую силу 11,8 ньютонов. Но для этого куба воды этого недостаточно, чтобы позволить ему плавать. Гравитационная сила, тянущая его вниз, будет намного больше — 9800 ньютонов. Водяной куб просто упадет.

Чтобы плавучесть была больше силы гравитации, нужно заполнить это пространство веществом с плотностью ниже плотности воздуха.Есть два распространенных способа заставить это работать в реальной жизни. Один из них заключается в использовании тонкого резинового контейнера, наполненного газом низкой плотности. (Подумайте о воздушном шаре с гелием.) Другой способ заключается в использовании контейнера с малой массой для удержания горячего воздуха, который менее плотный, чем холодный воздух, и будет подниматься над ним. (Вспомните воздушный шар.)

Итак, если вы хотите, чтобы облако парило, его плотность должна быть ниже плотности воздуха. Но как эта плотность может быть ниже, если облако содержит как воздух , так и воду?

Это потому, что облака на самом деле не плывут.

Почему размер воды имеет значение?

Допустим, облако состоит из воздуха и множества мельчайших капель воды. Важен размер капель. Вы можете быть удивлены, узнав, что даже если они состоят из воды и имеют одинаковую форму, маленькие капли ведут себя не так, как большие. Чтобы понять разницу между ними, нам нужно посмотреть на сопротивление воздуха.

Давайте начнем с быстрой демонстрации. Вытяните руку перед собой с раскрытой ладонью.Теперь покачайте рукой вперед и назад так, чтобы ваша рука быстро двигалась по воздуху. Вы что-нибудь чувствуете? Оно может быть незначительным, но между вашей рукой и воздухом должно быть взаимодействие, сила отталкивания назад, которую мы называем сопротивлением воздуха или сопротивлением воздуха. (Вы обязательно заметите это, если высунете руку из окна движущегося автомобиля.)

Мы можем смоделировать сопротивление воздуха движущемуся объекту с помощью следующего уравнения:

Иллюстрация: Ретт Аллен

Почему не падают облака?


Облака могут содержать огромное количество воды.Когда эта вода падает в виде дождя, она явно имеет значительную массу, так почему же облака не падают? На самом деле маленькие капельки воды, из которых состоят облака, падают медленно. Однако для мелких частиц сила сопротивления воздуха преобладает над силой гравитации. Сила сопротивления увеличивается по мере уменьшения размера объекта. Сила, необходимая для перемещения шара через вязкую среду, определяется законом Стокса

.

F = 6πη Rv .

Здесь R — радиус сферы, v — скорость, η — вязкость.Вязкость воздуха составляет около 0,018×10 -3 Па·с, а вязкость воды составляет около 1,8×10 -3 Па·с. Закон Стокса действителен, если число Рейнольдса N Рейнольдса = 2 R ρ v /η меньше примерно 2000. Здесь ρ — массовая плотность.

Сферическая частица, падающая под действием силы тяжести, достигнет конечной скорости, когда сила тяжести сравняется с силой сопротивления,

мг = 6πη Rv .

Решение этого для конечной скорости дает,

v клемма = 2 г ρ R ²/(9η).

Капля воды радиусом 10 нм падает в воздухе со скоростью 12 нм/с. Эта капля упадет на один метр за 2,6 года. Только когда маленькие капли начинают сливаться в более крупные капли, они падают со значительной скоростью.

В каком-то смысле обратный эффект дождя — появление пузырьков в пиве. Пузырьки легче окружающей жидкости, поэтому гравитация толкает их вверх.Они поднимаются с постоянной скоростью, которая описывается законом Стокса. Если вы относитесь к тому типу людей, которые внимательно наблюдают за своим пивом, вы заметите, что иногда пузырьки опускаются. Это происходит из-за циркуляции жидкости в пивном бокале. Поднимающиеся пузырьки в центре стакана увлекают за собой немного жидкости. После того, как эта жидкость достигает верха стакана, она возвращается вниз по стенкам стакана. Этот нисходящий поток может тянуть пузырьки, особенно маленькие пузырьки, вниз против силы тяжести.

Аналогичным образом мелкие капли дождя могут быть подняты воздушными потоками против силы тяжести.

Облаков: что с ними?

(Игра слов.)

Вы слышали о «Почему небо голубое?», но слышали ли вы о «Почему облака не падают?» В продолжение общих вопросов, задаваемых о погодных явлениях, этот пост исследует науку о пушистых белых клубах, которые мы видим в небе.

Маленькие пухлые кучевые облака (c) Thennicke, (CC BY-SA 4.0)

Облака и парящие

Мыслительный процесс выглядит следующим образом: Если вода тяжелее воздуха, и если облака состоят из капель воды, то почему бы и нет? они падают?

Прежде всего, нам нужно понять, что капли воды в облаках не такого размера, как те, что падают вниз. Капли дождя намного крупнее облачных капель . На самом деле, с точки зрения среднего диаметра, капли дождя в 100 раз больше. По объему капля дождя в 1 миллион раз больше.

Пыль, хлопающая ладонями (c) CC0

Поскольку облачные капельки настолько крошечные и легкие, им очень трудно упасть на землю. Теоретически они должны были очень медленно падать на землю, как крошечные парашюты. Это происходит потому, что трение между каплей и окружающим воздухом замедляет ее до незаметной величины.Это похоже на то, как частицы пыли кажутся парящими в воздухе, когда вы видите их сквозь луч света. Однако гравитация и трение — не единственные силы, действующие на капли. Когда воздух у земли нагревается от солнца, он расширяется, становится менее плотным и поднимается вверх. Ветер, создаваемый этим движением, называется восходящим потоком. Восходящие потоки удерживают крошечные капельки воды в небе, постоянно толкая их вверх.

Облака и цвета

Если облака состоят из частиц воды и сама вода прозрачна, то почему облака белые (а не прозрачные)?

Ответ довольно прост: когда солнечный свет попадает на эти облачные капельки, они рассеивают свет.Поскольку солнечный свет белый , облака также приобретают этот цвет.

А почему грозовые облака серые ? Поскольку перед ливнем капли крупнее, через облако может пройти меньше света, из-за чего оно кажется темным.

Весна-закат-облака (c) ForestWander, (CC BY-SA 3.0 US)

Во время заката и восхода солнца мы видим, как облака окрашиваются в оттенки красного, оранжевого, желтого, розового и фиолетового цветов. Когда солнце находится близко к горизонту, солнечному свету приходится проходить через большую часть атмосферы и рассеиваться на большем количестве частиц.Поскольку синие длины волн света рассеиваются до точки, где они едва заметны, оставшиеся длины волн имеют тенденцию быть красноватыми в цвете. Красноватый свет падает на облака и вуаля! У вас есть облака цвета заката.

Облака и мы

Думаю, каждый хотя бы раз в жизни смотрел на облака и сравнивал их форму с другими вещами. Я тоже думаю, что каждый сталкивался с вопросом «Почему небо голубое?» хотя бы раз в жизни.Наконец, я думаю, каждый хотя бы раз в жизни любовался красивым, неземным закатом. Я имею в виду следующее: Погодные явления играют большую роль в нашей жизни на Земле . И действительно удивительно, как много людей не знают о чем-то настолько универсальном — даже я не знал, почему плывут облака, до написания этого поста! Но теперь я знаю, и ты тоже.

В следующий раз, когда вы будете смотреть на облака ясным солнечным днем, я надеюсь, что знание того, почему они плывут, принесет вам больше удовлетворения и удовольствия.

5 причин, почему облака не падают под действием гравитации


Облака!!!

Они дополняют скучное голубое небо . Белый, пушистый и почти напоминает хлопок за исключением дождливого дня.

Но это пушистое существо весит «Тысячи фунтов» , и это тоже маленькие. Крупные варьируются до миллионов фунтов стерлингов.

Ну, одно мы знаем, что гравитация никого не щадит.

Птицы и самолеты по-своему остаются на плаву но я вижу без крыльев на облаках…

Тогда почему облака подвешены , как будто им просто наплевать на гравитацию.

Скоро мы все узнаем,

Итак, давайте погрузимся…

Краткий факт…


Как формируется облако:

Облака – это конденсированный водяной пар

Прежде чем мы начнем изучать, как плывут облака, мы должны сначала узнать, как они поднялись так высоко.

Мы знаем, что вода существует в трех фазах , которые являются твердыми (лед), жидкими (вода) и газообразными (водяной пар).

Около 71% земли покрыто водой , благодаря гигантским морям и океанам.

Когда солнечное излучение падает на эти водоемы, вода на поверхности испаряется и превращается в водяной пар.

Как вы, возможно, знаете, теплый и влажный воздух менее плотный по сравнению с окружающим воздухом.Это помогает ему подняться на большую высоту.

воздух холоднее на больших высотах, а водяной пар конденсируется после того, как вступает в контакт с ним, образуя облака.

Так формируется облако .

Теперь, когда мы знаем, как образуются облака, мы рассмотрим 5 причин, по которым они не падают.



1. Образовавшиеся капли слишком малы:

Капли, образующиеся в облаках, очень малы.

Когда водяной пар конденсируется и превращается в облака, это не что иное, как большое объемное скопление очень маленьких капель воды.

Можно предположить, что средний размер этих капель составляет около 25 микрон.

«Если вам трудно представить, насколько он мал, то толщина человеческого волоса составляет около 50 микрон».

Средний диаметр капель примерно вдвое меньше.

Это очень похоже на мелкие частицы пыли, которые остаются взвешенными в воздухе, прежде чем вернуться на землю.

2. Скорость оседания очень мала:

Перо испытывает сопротивление из-за сопротивления воздуха, когда его тянет сила тяжести.

Скорость оседания — это постоянная скорость, с которой падает свободно падающий объект.

Вы можете сказать, что любое свободно падающее тело будет ускоряться и иметь возрастающую скорость, но это не так.

Этот случай может применяться только тогда, когда гравитационная сила является единственной действующей силой (например, свободно падающее тело в вакууме).

Но здесь не так…

Свободно падающее в атмосфере тело испытывает сопротивление воздуха и поэтому появляется составляющая силы сопротивления, которая уравновешивает «G – Силу» после некоторого увеличения скорости.

Конечная и стабилизированная скорость, с которой падает тело, называется скоростью оседания или конечной скоростью.

Скорость осаждения можно рассчитать по следующей формуле:


В с = [g x d 2 x (ρ p – ρ m )] / (18 x μ)


В с = Настройка/Конечная скорость

г = ускорение свободного падения (9,81 м/с 2 )

d = Диаметр падающей частицы

ρ p = Плотность частицы

ρ м = Плотность среды

μ = вязкость среды


V s пропорционален квадрату диаметра.

Следовательно, существует резкое изменение скоростей оседания и при небольших различиях в диаметрах.

Поскольку капли воды в облаке очень малы, гравитация практически не влияет на них из-за незначительной скорости оседания.



3. Восходящие потоки теплого воздуха:

Теплый воздух поднимается над холодным из-за его меньшей плотности.

Еще одна причина, по которой облака остаются на плаву или поднимаются еще выше, связана с силой, создаваемой теплым воздухом, поднимающимся вверх.

Энергия солнца непрерывно нагревает землю в течение дня, а потоки теплого воздуха в это время поднимаются вверх.

Облака, которые уже присутствуют наверху, испытывают восходящую силу из-за восходящих потоков теплого воздуха.

Это также по-другому помогает облакам оставаться на плаву и нацеливаться на еще большие высоты.

4. Разница в плотности облаков и воздуха:

Плотность — это отношение массы к объему

Если мы сравним облака и воздух, то между этими двумя веществами, безусловно, будет разница в плотности.

Облака весят миллионы фунтов, но распространяются на больший объем, что снижает общую плотность облака.

Здесь следует помнить, что мы сравниваем плотность облаков с нормальным окружающим воздухом.

Итак, если облако весит 1 миллион фунтов, и мы удалим это облако и заполним обычным воздухом тот же замкнутый объем, оно будет весить более миллиона фунтов.

Эта разница в плотности помогает облаку оставаться на плаву благодаря действующей на него выталкивающей силе.

5. Эффективное улавливание солнечной энергии:

Солнце – основной источник энергии для планеты Земля

Если капли воды или льда внутри облаков становятся больше, они начинают падать, и это то, что мы называем «дождь» или «снег».

Но облака эффективно улавливают солнечную энергию и избегают слияния капель воды, что может привести к их падению.

Если поглощенной энергии достаточно, чтобы превратить всю воду в облаке в газообразную фазу, то облако тоже может исчезнуть.

Солнечное тепло на самом деле может помочь облаку существовать таким, какое оно есть, а также может заставить его исчезнуть.



Часто задаваемые вопросы об облаках:

Какое облако дождевое?

Дождево-дождевые и кучево-дождевые облака являются основными облаками, образующими осадки. В то время как слоисто-дождевые облака могут приносить непрерывный дождь, который может длиться несколько часов, тогда как кучево-дождевые облака сопровождаются дождем, громом и молнией. «Нимбус» — латинское слово, означающее «дождь».

Является ли туман облаком?

Туман можно назвать низколежащим слоистым облаком.Туман образуется, когда относительная влажность достигает 100 % или когда температура окружающего воздуха падает (как зимой). Обычно он исчезает, когда восходит солнце, и температура окружающего воздуха снова повышается.

Облака мягкие, как хлопок?

Ну, это совсем несложно. Облака — это то, что мы получаем после того, как водяной пар конденсируется после контакта с более холодным воздухом на больших высотах. Итак, облака определенно не такие мягкие, как хлопок, хотя и могут выглядеть как хлопок.

Почему облака кажутся белыми?

Когда белый свет солнца проходит через мельчайшие капельки воды, они одинаково рассеивают свет каждой длины волны, и в результате мы видим белые облака.Но для любой частицы в атмосфере синий свет рассеивается почти в 16 раз больше, чем красный свет, и, следовательно, мы наблюдаем голубое небо.



Человек, который оседлал гром (Уильям Х. Рэнкин)

Подполковник Уильям Рэнкин — единственный человек, кроме Евы Виснерской (немецкая парапланеристка) , который испытал и пережил падение с вершины «Кучевые грозовые облака».

Он был пилотом Корпуса морской пехоты США и ветераном Второй мировой войны и Корейской войны.

Он летел на реактивном истребителе F-8 Crusader над кучево-дождевым облаком, когда двигатель отказал, вынудив его катапультироваться и спуститься с парашютом в облако.

То, что должно было быть 10 минут путешествие, превратилось 45 минут в кошмар.

Он объясняет, как путешествие с выбросами адреналина проходило полностью в этой книге.


Сколько дождя может выдержать облако?

Дождь, дождь, уходи.Приходите снова в другой день. Вот что мы иногда чувствуем, когда все, что мы хотим сделать, это выйти на улицу и поиграть.

Однако дождь играет важную роль в нашем мире. Он пополняет Землю водой и помогает нашим растениям расти. Без регулярных дождей наш мир был бы сухим и пыльным местом, в котором было бы совсем не весело.

Если в солнечный день вы видите надвигающиеся тучи, это может означать, что приближается дождь. Вы когда-нибудь смотрели на эти облака и задавались вопросом, удерживают ли они дождь, и если да, то сколько?

Как оказалось, ответить на этот вопрос непросто.Почему? Облака не похожи на ведра, поэтому они не «удерживают» воду, как ведро.

Осознаете вы это или нет, но воздух вокруг вас наполнен водой. Вода бывает трех видов: жидкая (которую вы напиток), твердое тело (лед) и газ (водяной пар в воздухе).Количество воды внутри облака не отличается от количества воды в воздухе вокруг него.

В воздухе вокруг облака вода представляет собой газ в виде водяного пара.Внутри облака более низкие температуры превратили водяной пар в жидкость.Эта жидкость имеет форму миллионов, миллиардов или даже триллионов мельчайших капелек воды, называемых облачными капельками. Ученые называют этот процесс конденсацией.

Когда водяной пар в воздухе конденсируется в крошечные облачные капельки, эти капельки становятся видимыми. То, что мы видим, это облако. Будет ли эта жидкая вода падать на землю в виде дождя, зависит от многих факторов.

Облачные капельки очень маленькие и очень мало весят. В облаке они плывут по ветру или просто висят в воздухе. Кроме того, восходящие потоки (ветры, дующие вверх с поверхности Земли) также помогают удерживать капли в облаке во взвешенном состоянии.

Чтобы упасть на Землю, облачные капли должны стать тяжелее. Если они объединяются с другими каплями или если из воздуха продолжает конденсироваться больше жидкой воды, они в конечном итоге становятся достаточно тяжелыми, чтобы образовывать капли, которые падают на Землю в виде дождя. Научное слово для осадков — это осадки.

Как только капли превращаются в капли и падают на Землю в виде дождя, дождь будет продолжаться до тех пор, пока условия в атмосфере продолжают заставлять водяной пар конденсироваться в жидкую воду и превращаться в капли, достаточно тяжелые, чтобы выпадать в виде дождя.

Так сколько дождя может произвести облако? Это, пожалуй, лучший вопрос, чем вопрос о том, сколько дождя может удержать облако. Ученые подсчитали, что один дюйм дождя, выпадающий на площади в одну квадратную милю, равен 17,4 миллионам галлонов воды. Такое количество воды будет весить 143 миллиона фунтов!

Рассказываем детям о том, как формируются облака

В какой-то момент нашей жизни мы все растянулись на спине и с удивлением смотрели на пушистые, плывущие облака.

С технической точки зрения облака представляют собой огромное скопление крошечных кристаллов льда или капель воды — настолько крошечных, что они парят высоко в воздухе. Но для ваших учеников облака — это больше, чем просто пыль и вода. Это загадочные пухлые объекты, которые блуждают по небу и постоянно принимают бесконечные чудесные формы.

Сообщать факты об облаках, не теряя при этом их чуда, может быть сложно. Давайте взглянем на науку, стоящую за облаками и их образованием, а также на несколько забавных экспериментов, чтобы захватить воображение ваших учеников.

 

Как образуются облака

Несмотря на то, что облака похожи на вату, они состоят из миллиардов мельчайших капелек воды.

Весь воздух содержит воду. Близко к земле он просто находится в виде невидимого газа — водяного пара. Этот теплый воздух поднимается вверх и становится тем холоднее, чем выше он поднимается. Высоко в небе атмосферное давление падает, и некогда теплый воздух расширяется по мере того, как становится холоднее. Холодный воздух не может удерживать столько воды, сколько горячий воздух, поэтому, когда теплый воздух охлаждается, часть этого водяного пара конденсируется вокруг очень мелких частиц пыли или других загрязняющих веществ.Эта вода образует крошечную каплю вокруг каждой частицы. Если воздух достаточно холодный, вода замерзает в маленькие кристаллы льда. Миллиарды этих капель или кристаллов собираются вместе, образуя облако.

Что такое конденсат?

Конденсация является частью круговорота воды и существенной частью образования облаков. Переход воды из газообразной формы в жидкую, конденсация происходит за счет изменения давления и температуры воздуха.

После душа зеркало в ванной «запотевает».Если протереть поверхность стекла, на руке и зеркале собираются мелкие капли воды. Эта конденсация произошла из-за того, что горячий воздух из душа резко охлаждался при взаимодействии с холодной поверхностью стекла. Быстро охлаждающийся воздух не мог удерживать столько воды, сколько теплый воздух, и пар возвращался в жидкую форму.

В атмосфере теплый воздух охлаждается по мере подъема, а водяной пар конденсируется вокруг мельчайших частиц материи. Эти капли или кристаллы конденсированной воды образуют облака.

Другие распространенные вопросы об облаках

Вопросы ваших учеников не ограничиваются вопросом «Как образуются облака?» Облака обладают десятками увлекательных качеств, которые естественным образом пробуждают детское любопытство, поэтому будьте готовы ответить на множество вопросов, связанных с облаками. Вот три самых распространенных вопроса об облаке.

1. Почему облака плывут?

Как эти гигантские пушистые объекты удерживаются высоко в небе? Почему они не опускаются на землю?

Поскольку облака образуются из теплого воздуха, они имеют более высокую температуру, чем воздух вокруг них.Пока облако теплее атмосферы вокруг него, оно будет парить в небе.

2. Почему облака белые?

Свет распространяется по воздуху волнами разной длины, и каждый цвет, который мы видим, имеет уникальную длину волны. Кристаллы льда или капли воды внутри облаков достаточно велики, чтобы рассеивать свет всех семи цветов почти одинаково, из-за чего они выглядят белыми.

Но все мы знаем, что облака иногда становятся серыми и зловещими. Это связано с тем, что свет, падающий на облако, отражается обратно к солнцу, поэтому нижняя часть облака — та его часть, которую мы видим — выглядит серой.В дождевых облаках капли воды крупнее и рассеивают еще больше света, а это означает, что из нижней части облака проходит меньше света. Поскольку они плотнее обычных облаков, дождевые облака темнее.

3. Как движутся облака?

Ветер гонит облака высоко в атмосфере. Самые высокие перистые облака переносятся стремительным реактивным потоком, что заставляет их двигаться невероятно быстро — иногда со скоростью более 100 миль в час. Грозовые облака обычно тоже движутся быстро, но не так быстро.Как правило, шторм дует в районе со скоростью от 30 до 40 миль в час.

Различные типы облаков

Облака бывают самых разных форм и размеров, но каждый тип очень специфичен — просто взглянув на облако, вы можете сказать, насколько высоко оно плывет, и даже предсказать погоду.

Облака в целом делятся на три группы в зависимости от высоты — перистые, высокие и слоистые — хотя есть и несколько других видов.Мы разобьем категории и рассмотрим различные облака, найденные в каждой из них.

1. Перистые облака

Перистые облака — это самые высокие облака, формирующиеся на высоте более 18 000 футов в атмосфере. Существует три типа перистых облаков: перисто-слоистые, перисто-слоистые и перисто-кучевые.

  • Перистые:  Эти обычные высокие облака дали название этой категории. Перистые облака, состоящие из кристаллов льда, кажутся тонкими и тонкими, а сильный ветер сдувает их в длинные потоки.Обычно белые перистые облака предсказывают приятную погоду, но внимательно следите за ними — они часто указывают на то, что погода изменится в ближайшие 24 часа.
  • Перисто-слоистые:  Тонкие и плоские перисто-слоистые облака часто заполняют все небо. Гряда перисто-слоистых облаков очень тонкая, и иногда сквозь них можно увидеть луну или солнце. Как правило, если вы заметили перисто-слоистые облака, ожидайте шторма в ближайшие 12–24 часа.
  • Перисто-кучевые облака:  Эти маленькие круглые облака образуют длинные ряды высоко в небе.Ищите перисто-кучевые облака в холодные зимние месяцы — если вы видите их в своем небе, ждите холодной, но ясной погоды. Однако в тропических районах перисто-кучевые облака могут указывать на приближение урагана.

2. Облака Альто

«Промежуточные» облака, высоченные облака парят в воздухе на высоте от 6 500 до 18 000 футов. Следует помнить только два типа альто-облаков — высокослоистые и высококучевые.

  • Altostratus : Эти серо-голубые облака обычно покрывают все небо и состоят как из капель воды, так и из кристаллов льда.В более тонких областях вы можете едва видеть сквозь них солнце. Возьмите зонт, если ваше небо покрыто высокослоистыми слоями — они часто образуются перед бурями с непрерывным снегопадом или дождем.
  • Высококучевые : Серые и пухлые высококучевые облака образуются вокруг капель воды вместо льда. Обычно высококучевые облака сбиваются в группы. Будьте осторожны, если увидите их жарким и влажным утром — ближе к вечеру, вероятно, будут грозы.

3.Слоистые облака

Это самые низко висящие облака, которые образуются на высоте до 6500 футов. К слоистым облакам относятся три типа облаков — слоисто-слоистые, слоисто-кучевые и слоисто-дождевые.

  • Слоистые:  Эта категория названа в честь этих серых однородных облаков. Слоистые облака часто заполняют все небо и выглядят почти как туман, парящий прямо над землей. Слоистые облака часто вызывают легкий морось или туман.
  • Слоисто-кучевые облака: Пухлые, низкие к земле и очень серые слоисто-кучевые облака собираются в ряды.Между рядами проглядывают намеки на голубое небо. Хотя слоисто-кучевые облака редко дают осадки, они могут легко превратиться в дождевые слоисто-дождевые облака.
  • Слоисто-дождевые облака:  Эти облака темного, мрачновато-серого цвета, и часто связаны с непрерывными осадками, снегом или дождем. Однако из слоисто-дождевых облаков вы не получите бури — только легкие или умеренные осадки.

4. Вертикально растущие облака

И кучевые, и кучево-дождевые облака растут вертикально, возвышаясь высоко в небе.Но у них есть несколько важных отличий:

  • Cumulus : Это сказочные облака, меняющие форму, идеальные для того, чтобы лежать на спине и пытаться решить, как они выглядят. Кучевые облака пушистые и белые, напоминающие подвешенные кусочки сахарной ваты. Кучевые облака, известные как «облака хорошей погоды», имеют плоское основание и закругленные вершины, и они часто плывут всего на 3300 футов над землей.
  • Кучево-дождевые:  Гигантские и зловещие, все мы знаем кучево-дождевые облака как облака во время грозы.Часто сильные ветры сглаживают вершины кучево-дождевых облаков, придавая этим многослойным облакам отчетливый вид наковальни. При кучево-дождевых облаках ожидайте сильный снег, дождь, молнии, град, а иногда и торнадо. Эти гиганты могут достигать 50 000 футов в высоту.

5. Другие типы облаков

Некоторые облака не подпадают под обычные категории «облаков». Вот несколько наиболее распространенных:

  • Mammatus: Это низко висящие шишки, которые висят ниже кучево-дождевых облаков.Если вы видите массивные кучево-дождевые облака с молочными облаками, вы можете ожидать суровую погоду.
  • Лентикулярные:  Прекрасные линзовидные облака можно увидеть только в том случае, если вы живете в горах. Из-за своей огромной высоты и низких долин между ними горы перенаправляют ветры в волновые узоры. Эти колеблющиеся ветры создают мягкие и гладкие линзообразные облака, которые выглядят как диски фрисби или даже летающие тарелки.
  • Инверсионный след:  Кто не смотрел с удивлением на длинные полосы облаков, оставленные следом за самолетами? Эти недолговечные облака называются инверсионными следами и образуются из конденсата, выбрасываемого реактивными самолетами.Горячий и влажный выхлоп самолета вступает в реакцию с холодным воздухом низкого давления вокруг него, создавая полосы облаков, которые прошивают небо.
  • Фрактус: Это маленькие рваные фрагменты облаков, которые были оторваны от больших облаков. Фрактальные облака не имеют четко определенной основы, постоянно меняются и обычно указывают на сильный ветер.
  • Туман:  Когда мы идем сквозь туман, мы чувствуем, что значит идти сквозь облака.Это «облако на земле» обычно образуется, когда теплые южные ветры приносят в район волну влажного воздуха. Теплый воздух дует над гораздо более холодной почвой или снегом, а снизу начинает остывать. Если воздух больше не может поглощать влагу, вода конденсируется и создает облако.

Практические уроки

Чтобы получить увлекательное представление о том, как образуются облака, попробуйте один из этих двух простых экспериментов — вы обязательно привлечете внимание своих учеников. Использование экспериментов — отличный способ легко сообщить детям факты об облаках и удерживать их внимание на протяжении всего урока.

1. Эксперимент «Облако в бутылке»

Вам не нужно много материалов, чтобы создать собственное облако. Попробуйте этот эксперимент, чтобы на практике продемонстрировать своим учащимся этапы и ингредиенты, необходимые для образования облаков.

Материалы

Вот инструменты, которые вам нужно собрать:

  • 2-литровая прозрачная пластиковая бутылка
  • Теплая вода
  • совпадений
Эксперимент

Следуйте этим пошаговым инструкциям, чтобы создать облако в своем классе.

  1. Налейте теплую воду в прозрачную пластиковую бутылку, пока она не заполнится примерно на одну треть. Закрутите колпачок.
  2. Плотно сожмите бутылку посередине, а затем отпустите. Пусть ваши ученики заметят, что ничего не происходит — вам все еще нужен еще один ингредиент, чтобы сделать облако. Примечание. Если внутри бутылки образовался конденсат, осторожно встряхните бутылку, чтобы вода смыла ее.
  3. Осторожно зажгите спичку и снимите крышку с бутылки. Держите зажженную спичку над отверстием.
  4. Быстро бросьте спичку в бутылку и закрутите крышку.
  5. Еще раз медленно сожмите и отпустите бутылку. Облако появится, когда вы отпустите, и исчезнет, ​​когда вы сожмете.
Пояснение

В образовании облаков участвуют три составляющие: водяной пар, пыль или другие частицы и падение атмосферного давления. Теплая вода добавляет водяной пар к воздуху, находящемуся внутри бутылки, когда он испаряется. Но если в этот момент сжать и отпустить бутылку, облако не образуется — в воздухе еще нет частиц мусора.

Как только вы бросите спичку, дым даст водяному пару возможность сконденсироваться. Теперь, когда вы сжимаете и отпускаете бутылку, образуется облако. Последнее требование к облакам — падение атмосферного давления. Когда вы сжимаете бутылку, вы резко увеличиваете давление воздуха, и оно падает, когда вы отпускаете. Виола — облако!

2. Эксперимент «Облако в банке»

Вариант эксперимента с облаком в бутылке, для этого требуется стеклянная банка и немного льда.

Материалы

Прежде чем начать, соберите следующие материалы:

  • Стеклянная банка
  • Лед
  • Крышка или тарелка для банки
  • совпадений
  • Теплая вода
Эксперимент

Выполнив всего несколько шагов, дайте своим учащимся возможность поближе познакомиться с облаком.

  1. Налейте горячую воду в банку так, чтобы она была заполнена примерно наполовину. Убедитесь, что вода не слишком горячая, или что вы заранее нагрели банку — если вы нальете горячую воду в холодную банку, стекло может треснуть!
  2. Закрутите крышку на банке или закройте отверстие тарелкой.Положите немного льда поверх крышки или блюда.
  3. Дайте банке немного постоять и убедитесь, что горячая вода создает пар.
  4. Зажгите спичку и подождите несколько секунд. Задуйте спичку, бросьте ее в банку и быстро закройте отверстие пластинкой со льдом.
  5. «Облако» будет заметно лучше. Поднимите крышку и увидите, как облако растворяется в комнате.
Пояснение

В этом эксперименте действуют те же принципы, что и в процессе «облако в бутылке».Для образования облака необходимы водяной пар, частицы воздуха и изменение температуры и давления. В этом эксперименте вместо того, чтобы сжимать бутылку, лед снижает температуру и давление воздуха внутри банки, и рождается облако.

Разбудите любопытство вашего ребенка

В Science Explorers мы стремимся сделать науку увлекательной и увлекательной для ваших детей. Мы используем интерактивные и практические методы, чтобы способствовать естественному удивлению и любопытству ребенка.

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.