Сообщение облака и осадки. Из чего образуются облака и на какие типы делятся

Вопросы для рассмотрения:
1. Состав и строение атмосферы.
2. Температура воздуха.
3. Влажность воздуха.
4. Образование облаков, осадки.
5. Давление атмосферы.
6. Ветры и их виды.
1. Состав и строение атмосферы.
«Атмосфера» - воздушная оболочка Земли (с греч. «атмос» - газ, «сфера» - шар). Атмосфера защищает Землю от ультрафиоле­тового излучения Солнца, космической пыли и метеоритов.
Состав атмосферы:
- азот - 78 %;
- кислород – 21 %;
- углекислый газ – 0,033 %;
- аргон – 0,9 %;
- водород, гелий, неон, двуокись серы, аммиак, угарный газ, озон, водяные пары – крошечная доля;
- загрязняющие вещества: частицы дыма, пыль, вулканический пепел.

Атмосфера простирается от поверхности планеты и постепенно сливается с космическим пространством. Плотность атмосферы меняется с высотой: у поверхности Земли она наивысшая, с подня тием вверх уменьшается. Так, на высоте 5,5 км плотность атмосферы в 2 раза, а на высоте 11 км в 4 раза меньше, чем в приземном слое.
Она состоит из основных слоев:
1. Тропосфера – от 8 до18 км
2. Стратосфера – до 40-50 км
3. Мезосфера – 50-80 км
4. Термосфера – 80-800 км
5. Экзосфера – свыше 800 км
Тропосфера - это ближайший к земной поверхности и самый плотный, теплый слой атмосферы. Высота на полюсах 8-10 км, на экваторе 16-18 км. В нем содержится 80% воздушной массы всех слоев и почти весь водяной пар. Здесь находятся системы формирова­ния погоды нашей планеты и биосфера. Приземная температура понижается на 6,5°С с каждым километром до достижения тропопаузы. В верхних слоях тропосферы температура достигает – 55оС.
Стратосфера
Простирается до высоты 50—55 км. Плотность воздуха и давление в стра­тосфере незначительны. Разреженный воздух состоит из тех же газов, что и в тропосфере, но в нем больше озона. Наи­большая концентрация озона наблюдается на высоте 15— 30 км. В нижней части этого слоя наблюдается температура около -55°С. Выше она возрастает до 0, + 10°С из-за тепла, которое вырабатывается благодаря образованию озона. Находящаяся на высоте 50 км стратопауза отделяет стратосферу от следующего слоя.
Мезосфера
Происходит быстрое уменьшение температуры до – 70-90°С. Наблюдается большая разряженность воздуха. Самая холодная часть атмосферы – мезопауза (80 км). Плотность воздуха там в 200 раз мень­ше, чем у поверхности Земли.
Термосфера
Высота от 80 до 800 км. В этом самом тонком слое содержится лишь 0,001 % воздушной массы атмосферы. Температура в этом слое повышается: на высоте 150 км до 220 °С; на высоте 480-600 км до 1500 °С.
В пределах термосферы находится ионосфера , где происходят полярные свечения (150-300 км), магнитосфера (300-400 км) – наружный край магнитного поля Земли. Газы атмос­феры (азот и кислород) находятся в ионизированном со­стоянии. Малая плотность дает небу черный цвет.
Экзосфера – свыше 800 км, постепенно сливающаяся с космическим пространством.

2. Температура воздуха.
Основным источником тепла служит солнце. Вся совокупность лучистой энергии Солнца называется солнечной радиацией. Земля получает от Солнца одну двухмиллиардную часть. Различают радиацию прямую, рассеянную и суммарную.
Прямой радиацией поверхность Земли на­гревается в ясную погоду. Мы ощу­щаем ее как горячие солнечные лучи. Рассеянная радиация освещает предметы в тени. Проходя через атмосферу, лучи отражают­ся от молекул воздуха, капелек воды, пылинок и рассеиваются. Чем пас­мурнее погода, тем большее количество радиации рассеивается в атмосфере. При силь­ной запыленности воздуха, например во время пыльных бурь или в промышленных центрах, рассеивание ослаб­ляет радиацию на 40—45 %.
Интенсивность радиации зависит от угла падения сол­нечных лучей на земную поверхность. Когда солнце нахо­дится высоко над горизонтом, его лучи преодолевают атмосферу более коротким путем, следовательно, мень­ше рассеиваются и сильнее нагревают поверхность Земли. По этой причине в солнечную погоду утром и вечером всегда прохладнее, чем в полдень.
Солнечные лучи не нагревают прозрачный воздух, а нагревают поверхность земли, от которой прилегающим сло­ям воздуха передается тепло. Нагреваясь, воздух стано­вится более легким и поднимается вверх, где перемеши­вается с более холодным, в свою очередь, нагревая его.
Солнце нагревает Землю не одинаково. Причинами является:
- шарообразность планеты;
- наклон земной оси;
- рельеф (на склонах гор, холмов, оврагов и т. д., обращенных к солнцу, угол падения солнеч­ных лучей увеличивается, и они сильнее нагреваются).
В экваториальных и тропи­ческих широтах солнце в течение всего года находится вы­соко над горизонтом, в средних широтах его высота меня­ется в зависимости от времени года, а в Арктике и Антарк­тике высоко над горизонтом оно не поднимается никогда. В результате в тропических широтах солнечные лучи рассеи­ваются меньше. Чем дальше от экватора, тем мень­ше тепла поступает на земную поверхность. На Се­верном полюсе, например, летом солнце не заходит за горизонт 186 дней, т. е. 6 месяцев, и количество поступа­ющей радиации даже больше, чем на экваторе. Однако солнечные лучи имеют малый угол падения, и большая часть радиации рассеивается в атмосфере. В результате по­верхность Земли нагревается незначительно. Зимой солнце в Арктике находится за горизонтом, и прямая радиация на поверхность Земли не поступает.
Неравномерно нагреваются суша и вода. Поверхность суши нагревается и охлаждается быстро. Вода же нагревается медленно, но зато дольше удерживает теп­ло. Объясняется это тем, что теплоемкость воды больше теплоемкости горных пород, слагающих сушу. На суше солнечные лучи нагреваюm0; только поверхно­стный слой, а в прозрачной воде тепло проникает на зна­чительную глубину, в результате чего нагревание проис­ходит медленнее. На его скорость влияет и испарение, так как на него нужно много тепла. Вода остывает медленно, в основном потому, что объем прогреваемой воды во много раз больше объема нагревающейся суши; к тому же при ее охлаждении верхние, остывшие слои воды опус­каются на дно, как более плотные и тяжелые, а на смену им из глубины водоема поднимается теплая вода. Накопленное тепло вода расходует более равномерно. В результате море в среднем теплее суши, а колебания тем­пературы воды никогда не бывают такими резкими, как колебания температуры суши.
В течение суток температура воздуха не остается посто­янной, а непрерывно изменяется. Днем поверхность Земли нагревается и нагревает прилегающий слой воздуха. Ночью Земля излучает тепло, охлаждается, и происходит охлаж­дение воздуха. Наиболее низкие температуры наблюдаются не ночью, а перед восходом солнца, когда земная поверх­ность уже отдала все тепло. Аналогично этому наиболее высокие температуры воздуха устанавливаются не в пол­день, а около 15 ч.
Суточный ход температур на Земле не везде одинаков:
- на экваторе днем и ночью они почти одинаковы;
- незначительны у морях и у морских побережий;
- в пустынях днем поверхность земли часто нагрева­ется до 50-60 °С, а ночью нередко охлаждается до 0 °С.
В широтах наибольшее количество солнечной радиации поступает на Землю в дни летних солнцестояний, т. е. 22 июня в Северном полушарии и 21 декабря в Южном. Однако, самыми жаркими месяцами является не июнь (де­кабрь), а июль (январь), так как в день солнцестояния огромное количество радиации расходуется на нагревание земной поверхности. В июле (январе) радиация уменьшает­ся, но эта убыль компенсируется сильно нагретой земной поверхностью. Самый холодный месяц не де­кабрь, а январь. На море, в связи с тем, что вода более медленно охлаж­дается и нагревается, смещение температур еще больше. Здесь самый жаркий месяц август, а самый холодный — февраль в Северном полушарии и соответственно самый жаркий — февраль и самый холодный — август в Южном.
Годовая амплитуда температур зависит от широты места.
- на экваторе – одинакова 22-23 °С;
- в глубине континента – максимальные.
Различают температуру абсолютную и среднюю.
Абсолютные температуры ус­танавливают путем многолетних наблюдений на метео­станциях. Так, самое жаркое (+58 °С) место на Земле нахо­дится в Ливийской пустыне; самое холодное (-89,2 °С) - в Антарктиде на станции «Восток». В Северном полушарии самая низкая (-70,2 °С) температура отмечена в поселке Оймякон в Восточной Сибири.

Средние температуры определяют как среднеарифме­тическое нескольких показателей термометра (4 раза в сутки). На карте можно обозначить точки с одинаковыми значениями температур и провести линии, соединяющие их. Эти линии называют изотермами. Наиболее показательны изотермы января и июля, т. е. самого холодного и самого теплого месяцев в году.
Расположение изотерм позволяет выделить семь теп­ловых поясов:
· жаркий, расположенный между годовыми изотер­мами 20 °С в Северном и Южном полушариях;
· два умеренных, заключенных между изотермами 20 и 10 °С самых теплых месяцев, т. е. июня и января;
· два холодных, расположенных между изотермами 10 и 0 °С также самых теплых месяцев;
· две области вечного мороза, в которых температура самого теплого месяца ниже 0 °С.
Границы поясов освещенности, проходящие по тро­пикам и полярным кругам, не совпадают с границами тепловых поясов.

3. Влажность воздуха.

В результате испарения в воздухе всегда содержится водяной пар. Скорость испаре­ния зависит от температуры и ветра.

Количество воды, которое может испариться с той или иной поверхности, называется испаряемостью. Испаряе­мость зависит от температуры воздуха и количества в нем водяного пара. Чем выше температура воздуха и чем мень­ше он содержит водяного пара, тем выше испаряемость. В полярных странах при низкой температуре воздуха она ничтожна. Невелика она и на экваторе, где воздух содер­жит ограниченное количество водяного пара. Максималь­на испаряемость в тропических пустынях, где она дости­гает 3000 м.

Воздух может принимать водяной пар до известного предела, пока он не станет насыщенным. Количество водяного пара, которое содержится в воз­духе в данный момент (в г на 1 м3), называют абсолютной влажностью. Отношение количества водяных паров, содержащихся в воздухе в данный момент к тому их количеству, которое он может вместить при данной температуре, называется относительной влажностью и измеряется в %.

Момент перехода воздуха от ненасыщенного состоя­ния к насыщенному называют точкой росы. При наступлении точки росы, когда относительная влаж­ность приближается к 100 %, происходит конденсация водяных паров — переход воды из газообразного состоя­ния в жидкое. При отрицательных температурах водяной пар может сразу превращаться в лед. Этот процесс называется сублимацией водяных паров. Конденсация и сублимация водяного пара определяют образование осадков. Влажность воздуха измеряется волосным гигрометром.

4. Образование облаков. Осадки.

При конденсации водяного пара в атмосфере образуются облака.
Это происходит в результате испарения водяного пара с поверхности Земли и его поднятия восходящими пото­ками теплого воздуха. В зависимости от своей температу­ры облака состоят из капелек воды или кристалликов льда и снега. Эти капли и кристаллы настолько малы, что их удерживают в атмосфере даже слабые восходящие потоки воздуха.
Форма облаков очень разнообразна и зависит от мно­гих факторов: высоты, скорости ветра, влажности и т. д. Их делят на слоистые, кучевые и перистые.

Классификация облаков:

*** - ледяные кристаллы; … - мельчайшие капли

Семейство	Форма облаков	Высота, км		Характеристика
Облака верхнего яруса	Перистые			В высоту до 18 км, из них не выпадают осадки. Имеют волнистую структуру,форму тонких белых полос, белые с шелковистым блеском.
	Перисто-слоистые
	Перисто-кучевые			напоминают волнистые пласты или «барашки», гряды перистовидных белых хлопьев в виде ряби, не дают серебристого цвета.
Облака среднего яруса	Высококучевые		.*.*.	Из нихвыпадает очень мало осадков. Серо-белые разорванные пласты, гряды.
	Высокослоистые		.*.*.	Серо-голубые цельные полотна, слоистая пелена. Солнце и Луна через них видны в виде расплывшихся пятен.
Облака нижнего яруса	Слоистые		.*.*.	Однородный слой облаков без определенных очертаний, серого цвета. Наиболее низкие. Дают моросящие осадки.
	Слоисто-дождевые		.*.*.	Темно-серый пласт, несут обложные дожди.
	Слоисто-кучевые			Слои или гряды из крупных валов серого цвета (серое полотно с ярко-выраженными фрагментами туч).
				Отдельные плотные облака с плоским основанием и куполообразными вершинами, растущие вертикально. Напоминают комки ваты с белым верхом и серым низом.
	Кучево-дождевые			Крупные, плотные и темные, иногда с плоской вершиной, несущие сильные ливни и грозы.

Причины образования облаков:

1. Турбулентность, вызванная резким изменением направления и скорости ветра.

2. Подъем воздуха при его прохождении над холмами и горами. Образуются облака

флагоподобные. Облачная шапка, горный туман и др.

3. Конвекция – подъем теплых воздушных масс, их охлаждение и конденсация воды.

4. Конвергенция – формирование облаков при взаимодействии теплых и холодных фронтов. Холодный и плотный воздух вытесняет вверх более теплый и легкий воздух. В результате вода в теплом воздухе конденсируется, т.к. он остывает, и образуются облака, приносящие обильные осадки.

Степень покрытия неба облаками, выраженную в бал­лах (от 1 до 10), называют облачностью.

Воду, выпавшую в твердом или жидком состоянии в виде дождя, снега, града или сконденсировавшуюся на поверхности различных тел в виде росы, инея, называют атмосферными осадками. Крошечные капли воды в облаке не висят, а движутся вверх-вниз. Опускаясь, они сливаются с другими каплями, пока их вес не позволит упасть на землю. Если в облаке оказываются мельчайшие частицы твердых тел, например пыль, то процесс конденсации ускоряется, поскольку пылинки играют роль ядер кнденсации.

В пустынных районах при низкой относитель­ной влажности конден­сация водяного пара воз­можна только на боль­шой высоте, где темпе­ратура ниже, однако дождинки, не долетая до земли, испаряются в воздухе. Это явление по­лучило название сухих дождей.

Если конденсация во­дяного пара в облаке происходит при отри­цательных температу­рах (то - 4 до - 15° С), образуются осадки в виде снега. Иногда снежинки из верхних слоев облака опускаются в нижнюю его часть, где температура выше и содержится огромное количество переохлажденных капель воды, удерживаемых в облаке восходящими потоками воздуха. Соединяясь с капельками воды, снежинки теря­ют форму, вес их увеличивается, и они выпадают на зем­лю в виде снежной пурги - шарообразных снежных ко­мочков диаметром 2-3 мм.

Необходимое условие образования града - наличие облака, нижний край которого находится в зоне поло­жительных, а верхний - в зоне отрицательных темпера­тур При этих условиях образовавшаяся снежная пурга восходящими потоками поднимается в зону отри­цательных температур, где превращается в льдинку ша­рообразной формы - градину. Процесс поднятия и опус­кания градины может происходить многократно и сопро­вождаться увеличением ее массы и размера. Наконец гра­дина, преодолевая сопротивление восходящих потоков воздуха, выпадает на землю. Градины неодинаковы по раз­меру: они могут быть величиной от горошины до кури­ного яйца.

Количество атмосферных осадков измеряют с помо­щью осадкомера. Многолетние наблюдения за количеством выпадающих осадков позволили установить общие зако­номерности их распространения по поверхности Земли.

Наибольшее количество осадков выпадает в экваториаль­ной полосе - в среднем 1500-2000 мм. В тропиках коли­чество их снижается до 200-250 мм. В умеренных широтах происходит увеличение выпадающих осадков до 500- 600 мм, а в полярных областях количество их не превы­шает 200 мм в год.

Неравномерность обусловлена рельефом местности, например, горы задерживают влагу и не пропускают за свои пределы.

Есть на Земле места, где осадки практически отсутствуют. Например, в пустыне Атакама осадки выпа­дают раз в несколько лет, а по многолетним данным, величина их не превышает 1 мм в год. Очень сухо и в Центральной Сахаре, где среднее ежегодное количество осадков менее 50 мм. В то же время в некоторых местах выпадает гигантское количество осадков. Например, в Черрапунджи - на юж­ных склонах Гималаев их выпадает до 12 000 мм, а в от­дельные годы - до 23 000 мм, на склонах горы Камерун в Африке - до 10 000 мм.

В приземном слое атмосферы образуются осадки: роса, иней, туман, изморозь, голо­лед. Конденсируясь у поверхности земли, образуется роса, а при низких температурах – иней. При наступлении более теплого воздуха и его сопри­косновении с холодными предметами (чаще всего прово­дами, ветками деревьев) выпадает изморозь - налет рых­лых кристалликов льда и снега. При концентрации водяных паров в приземном слое атмосферы образуется туман. Когда температура поверхности Земли ниже 0 °С, а из более верхних слоев выпадают осадки в виде дождя, на­чинается гололедица. Смерзаясь, капельки влаги образуют ледяную корку. По­хож на гололедицу гололед. Но он формируется иначе: землю выпадают жидкие осадки, а при понижении тем­пературы ниже 0 °С вода замерзает, образуя скользкую ледяную пленку.

5. Давление атмосферы.

Масса 1 м3 воздуха на уровне моря при температуре 4°С в среднем составляет 1 кг 300 г, что обусловливает существование атмосферного давления. На 1 м2 давит 10 т. Живые организ­мы, в том числе и здоровый человек, не ощущают это­го давления, так как оно уравновешивается внутрен­ним давлением организма.

За давлением воздуха и его изменениями ведутся систе­матические наблюдения на метеостанциях. Давление изме­ряют барометрами - ртутными и пружинными, или анеро­идами. Измеряется давление в паскалях (Па). Давление ат­мосферы на широте 45° на высоте 0 м над уровнем моря при температуре 4 °С считается нормальным, оно соответствует 1013 гПа, или 760 мм ртутного столба, или 1 атмосфере.

Давление атмосферы зависит не только от высоты, но и от плотности воздуха. Холодный воздух плотнее и тяжелее теплого. В зависимости от того, какие воздушные массы господствуют в данной местности, в ней устанавливается высокое или низкое атмосферное давление. На метеостан­циях или в пунктах наблюдения оно фиксируется автома­тическим прибором - барографом.

Если на карте соединить все точки с одинаковым дав­лением, то получившиеся линии - изобары покажут, как оно распределяется на поверхности Земли. Обычно на экваторе давление пониженное, в тропических областях (особенно над океанами) - повышенное, в умеренных — переменное от сезона к сезону, а в полярных вновь повы­шается. Над материками зимой устанавливается повышенное, а летом — пониженное давление.

6. Ветры, их виды

Ветром называется движение воздуха. Воздух переме­щается из области высокого давления в область низкого. У ветра есть характеристики: скорость, сила и направление. Для их определения используют флюгер и анемометр. По результатам наблюдений за направлением ветра строят розу ветров за месяц, сезон или год. Анализ розы ветров позволяет установить преобладаю­щие направления ветров для данной местности.

Скорость ветра измеряют в метрах в секунду. При штиле скорость ветра не превышает 0 м/с. Ветер, ско­рость которого более 29 м/с, называется ураганом. Самые сильные ураганы отмечены в Антарктиде, где скорость ветра достигала 100 м/с.

Силу ветра измеряют в баллах, она зависит от его ско­рости и плотности воздуха. По шкале Бофорта штилю со­ответствует 0 баллов, а урагану - 12.

Планетарные ветры.

1. Пассаты – постоянно дующие ветры.

В районе экватора горячий воздух поднимается вверх, создавая зону низкого давления. Воздух охлаждается и опускается вниз, создавая зону высокого давления (конские широты). Из тропиков к экватору в область посто­янно низкого давления дуют ветры. Под влиянием отклоняющей силы вращения Земли эти потоки отклоняются вправо в Север­ном полушарии и влево — в Южном.

2. Западные ветры умеренных широт.

Часть тропического (теплого) воз­духа перемещается в умерен­ные широты. Это движение особенно активизируется ле­том, когда там господствует более низкое давление. Эти потоки воздуха в Северном полушарии также отклоня­ются вправо и принимают вначале юго-западное, а затем и западное направление, а в Южном - северо-западное, переходящее в западное.

3. Полярные восточные ветры. Из полярных областей высокого давления воздух пе­ремещается в умеренные широты, принимая северо-вос­точное направление в Северном и юго-восточное - в Южном полушариях.

4. Муссоны – ветры, изменяющие свое направление по сезонам: зимой дуют с суши на море, а летом - с моря на сушу. Причина - сезонного изменения давления над сушей и при­легающей водной поверхностью океана. Под действием отклоняющего влияния вращающейся Земли летние муссоны принимают юго-восточное на­правление, а зимние - северо-западное. Муссонные ветры особенно характерны для Дальнего Востока и Восточного Китая, в меньшей мере они проявляются на восточном по­бережье Северной Америки.

Местные ветры.

Возникают из-за особенностей рельефа, неравномерности нагрева­ния подстилающей поверхности.

1. Бризы - береговые ветры, наблюдающиеся в ясную погоду на берегах водоемов. Днем они дуют с водной поверхности (морской бриз), ночью — с суши (берего­вой бриз). Днем суша нагревается быстрее, чем море. Над ней формируется область низкого давления. Воз­дух над сушей поднимается, потоки воздуха с моря уст­ремляются на его место, образуя дневной бриз. Ночью поверхность воды нагрета сильнее, чем суша. Воздух поднимается вверх, а на его место устремляется воздух с суши. Образуется ночной бриз. Он слабее.

2. Горно-долинные ветры. По той же причине дуют ветры с гор в долины и обратно. Образуются из-за того, что днем воздух над склонами становится теплее, чем в долине. Днем фёны дуют на гору, а ночью – с горы.

3. Фёны - теплые и сухие ветры, дующие по склонам гор. Влажный морской воздух поднимается над горами и проливается дождями. Затем он дует вниз с подветренной стороны гор, становится теплее и суше. Похожий ветер в Канаде и США – чинук.

4. Бора – горный холодный ветер. Холодный воздух, преодолев невысокий барьер, с огромной силой обрушивается вниз, причем при этом происходит резкое понижение температуры. В России бора особенной силы достигает в Новорос­сийске. Похож на бора мистраль, дующий зимой из Центральной Европы (область высокого давления) к Средиземноморью. Часто наносит большой ущерб сельскому хозяйству.

5. Суховеи - это сухие и знойные ветры. Они характерны для засушливых районов земного шара. В Средней Азии суховей называют самумом, в Алжире – сирокко (дующий из пустыни Сахара), в Егип­те - хатсином (хамсин) и т. д. Скорость ветра-суховея достигает 20 м/с, а температура воздуха + 40 °С. Относительная влажность при суховее резко падает и понижается до 10 %. Растения, испаряя влагу, высыхают на корню. В пустынях суховеи нередко сопровождаются пыльными бурями.

Направление и силу ветра необходимо учитывать при строительстве населенных пунктов, промышленных предприятий, жилищ. Ветер — один из важнейших источников альтернативной энергии, его используют для выработки электроэнергии, а также для работы мель­ниц, водокачек и др.

КАК ОБРАЗУЮТСЯ ВЕТРЫ

Кучевые облака - плотные, днём ярко-белые облака со значительным вертикальным развитием. Связаны с развитием конвекции в нижней и частично средней тропосфере.

Чаще всего кучевые облака возникают в холодных воздушных массах в тылу циклона, однако нередко наблюдаются и в тёплых воздушных массах в циклонах и антициклонах (кроме центральной части последних).

В умеренных и высоких широтах наблюдаются преимущественно в тёплое время года (вторая половина весны, лето и первая половина осени), а в тропиках круглогодично. Как правило, возникают в середине дня и разрушаются к вечеру (хотя над морями могут наблюдаться и ночью).

Виды кучевых облаков:

Кучевые облака - плотные и хорошо развиты по вертикали. Они имеют белые куполообразные или кучевообразные вершины с плоским основанием сероватого или синеватого цвета. Очертания резкие, однако при сильном порывистом ветре края могут становиться разорванными.

Кучевые облака располагаются на небе в виде отдельных редких или значительного скопления облаков, закрывающих почти всё небо. Отдельные кучевые облака обычно разбросаны беспорядочно, но могут образовывать гряды и цепочки. При этом их основания находятся на одном уровне.

Высота нижней границы кучевых облаков сильно зависит от влажности приземного воздуха и составляет чаще всего от 800 до 1500 м, а в сухих воздушных массах (особенно в степях и пустынях) может составлять 2-3 км, иногда даже 4-4,5 км.

Причины образования облаков. Уровень конденсации (точка росы)

В воздухе атмосферы всегда содержится некоторое количество водяного пара, который образуется в результате испарения воды с поверхности суши и океана. Скорость испарения зависит прежде всего от температуры и ветра. Чем выше температура и больше емкость пара, там сильнее испарение.

Воздух может принимать водяной пар до известного предела, пока не станет насыщенным . Если насыщенный воздух нагреть, он вновь приобретет способность принимать водяной пар, т. е. опять станет ненасыщенным . При охлаждении ненасыщенного воздуха он приближается к насыщению. Таким образом, способность воздуха содержать в себе большее или меньшее количество водяного пара зависит от температуры

Количество водяного пара, которое содержится в воздухе в данный момент (в г на 1 м3), называют абсолютной влажностью .

Отношение количества водяных паров, содержащихся в воздухе в данный момент к тому их количеству, которое он может вместить при данной температуре, называется относительной влажностью и измеряется в процентах.

Момент перехода воздуха от ненасыщенного состояния к насыщенному называют точкой росы (уровнем конденсации). Чем ниже температура воздуха, тем меньше он может содержать водяного пара и тем выше относительная влажность. Это означает, что при холодном воздухе быстрее наступает точка росы.

При наступлении точки росы, т. е. при полном насыщении воздуха водяным паром, когда относительная влажность приближается к 100 %, происходит конденсация водяных паров – переход воды из газообразного состояния в жидкое.

При конденсации водяного пара в атмосфере на высоте от нескольких десятков до сотен метров и даже километров образуются облака .

Это происходит в результате испарения водяного пара с поверхности Земли и его поднятия восходящими потоками теплого воздуха. В зависимости от своей температуры облака состоят из капелек воды или кристалликов льда и снега. Эти капли и кристаллы настолько малы, что их удерживают в атмосфере даже слабые восходящие потоки воздуха. Облака, перенасыщенные водяным паром, имеющие темно-фиолетовый или почти черный оттенок, называют тучами.

Структура кучевого облака венчающего активный ТВП

Воздушные потоки в кучевых облаках

Термический поток представляет собой столб поднимающего воздуха. Поднимающийся теплый воздух замещается холодным воздухом сверху и по краям воздушного потока образуются зоны нисходящего движения воздуха. Чем сильнее поток, т.е. чем быстрее поднимается теплый воздух – быстрее происходит замещение и тем быстрее опускается по краям холодный воздух.

В облаках эти процессы, естественно, продолжаются. Теплый воздух поднимается вверх, охлаждается и конденсируется. Капельки воды вместе с холодным воздухом сверху опускаются вниз, замещая теплый. В результате образуется вихревое движение воздуха с сильным подъемом в центре и столь же сильным нисходящим движением по краям.

Образование грозовых облаков. Жизненный цикл грозового облака

Необходимыми условиями для возникновения грозового облака является наличие условий для развития конвекции или иного механизма, создающего восходящие потоки, запаса влаги, достаточного для образования осадков, и наличия структуры, в которой часть облачных частиц находится в жидком состоянии, а часть - в ледяном. Существуют фронтальные и местные грозы: в первом случае, развитие конвекции обусловлено прохождением фронта, а во втором – неравномерным прогревом подстилающей поверхности внутри одной воздушной массы.

Можно разбить жизненный цикл грозового облака на несколько стадий:

• формирование кучевой облачности и ее развитие вследствие неустойчивости местной воздушной массы и конвекции: формирование кучево-дождевой облачности;
• максимальная фаза развития кучево-дождевого облака, когда наблюдаются наиболее интенсивные осадки, шквалистый ветер во время прохождения грозового фронта, а также наиболее сильная гроза. Для этой фазы также характерны интенсивные нисходящие движения воздуха;
• разрушение грозового шторма (разрушение кучево-дождевой облачности), уменьшение интенсивности осадков и грозы вплоть до их прекращения).

Итак, остановимся более подробно на каждом из этапов развития грозы.

Формирование кучевой облачности

Допустим, в результате прохождения фронта или интенсивного нагрева подстилающей поверхности солнечными лучами, возникает конвекционное движение воздуха. При неустойчивости атмосферы теплый воздух подниматься вверх. Поднимаясь вверх, воздух адиабатически охлаждается, достигая определенной температуры, при которой начинается конденсация влаги, содержащейся в нем. Начинается формирование облаков. При конденсации наблюдается выделение тепловой энергии, достаточной для дальнейшего подъема воздуха. При этом наблюдается развитие кучевого облака по вертикали. Скорость вертикального развития может составлять от 5 до 20 м/с, поэтому верхняя граница образуемого кучево-дождевого облака даже в местной воздушной массе может достигать 8 и более километров над поверхностью земли. Т.е. в течение примерно 7 минут кучевое облако может разрастить до высот порядка 8 км и превратиться в кучево-дождевое облако. Как только растущее по вертикали кучевое облако миновало на некоторой высоте нулевую изотерму (тепрературу замерзания), в его составе начинают появляться кристаллы льда, хотя общее количество капель (уже переохлажденных) доминирует. Надо отметить, что даже при температурах минус 40 градусов могут встречаться переохлажденные капли воды. В этот же момент начинается процесс формирования осадков. Как только начинается выпадение осадков из облака, начинается второй этап эволюции грозового шторма.

Максимальная фаза развития грозы

На этом этапе уже кучево-дождевое облако достигло своего максимального вертикального развития, т.е. достигло «запирающего» слоя более стабильного воздуха - тропопаузы. Поэтому на смену вертикальному развитию, вершина облака начинает развиваться в горизонтальном направлении. Появляется так называемая «наковальня», представляющая собой перистые облака, состоящие уже из ледяных кристаллов. В самом же облаке конвективные потоки формируют восходящие потоки воздуха (от основания к вершине облака), а осадки становятся причиной потоков нисходящих (направленных от вершины облака к его основанию, а потом и вовсе к земной поверхности). Осадки охлаждают прилегающий к ним воздух, порой на 10 градусов. Воздух становится плотнее, а его падение к поверхности земли усиливается и становится более стремительным. В такой момент, обычно в первые минуты ливня, у земли могут наблюдаться шквалистые усиления ветра, опасные для авиации и способные причинить значительные разрушения. Именно их иногда ошибочно называют «смерчем» при отсутствии настоящего смерча. В это же время наблюдается наиболее интенсивная гроза. Выпадение осадков приводит к преобладанию нисходящих потоков воздуха в грозовом облаке. Наступает третий, заключительный этап эволюции грозы – разрушение грозового шторма.

Разрушение грозового шторма

На смену восходящим потокам воздуха в кучево-дождевом облаке приходят нисходящие потоки, тем самым, перекрывая доступ теплого и влажного воздуха, отвечающего за вертикальное развитие облака. Грозовое облако полностью разрушается, а на небе остается лишь абсолютно бесперспективная с точки зрения формирования грозового шторма «наковальня», состоящая из перистых облаков.

Опасности, связанные с полётами возле кучевых облаков

Как уже было сказано выше, облака образуются за счет конденсации поднимающегося теплого воздуха. Вблизи нижней кромки кучевых облаков теплый воздух разгоняется, т.к. температура окружающей среды падает, и замещение происходит быстрее. Дельтаплан, набирая в этом теплом воздушном потоке, может пропустить момент, когда его горизонтальная скорость еще выше скорости подъема, и оказаться затянутым вместе с поднимающимся воздухом в облако.

В облаке из-за высокой концентрации капель воды видимость практически нулевая, соответственно дельтапланерист мгновенно теряет ориентацию в пространстве и уже не может сказать, куда и как он летит.

В самом худшем случае, если теплый воздух поднимается очень быстро (к примеру, в грозовом облаке), дельтаплан может случайно попасть в смежную зону поднимающегося и опускающегося воздуха, что приведет к кувырку и, скорее всего, разрушению аппарата. Либо пилот будет поднят на высоты с сильной минусовой температурой и разряженным воздухом.

Анализ и краткосрочное предсказание погоды. Атмосферные фронты. Внешние признаки приближения холодного, тёплого фронтов

В предыдущих лекциях я говорила о возможности предсказания летной и нелетной погоды, приближении того или иного атмосферного фронта.

Напоминаю, что атмосферный фронт - это переходная зона в тропосфере между смежными воздушными массами с разными физическими свойствами.

При замещении и смешивании одной массы воздуха с другой с отличными физическими свойствами – температурой, давлением, влажностью – происходят различные природные явления, по которым можно анализировать и предсказывать движение этих масс воздуха.

Так, при приближении теплого фронта за сутки появляются его предвестники – перистые облака. Они плывут, как перья, на высоте 7-10 км. В это время атмосферное давление понижается. С приходом теплого фронта обычно связаны потепление и выпадение обложных, моросящих осадков.

С наступлением холодного фронта наоборот связаны слоисто-кучевые дождевые облака, громоздящиеся, как горы или башни, а осадки из них выпадают в виде ливней со шквалами и грозами. С прохождением холодного фронта связаны похолодание и усиление ветра.

Циклоны и антициклоны

Земля вращается и перемещающиеся массы воздуха тоже вовлекаются в это круговое движение, закручиваясь по спирали. Это огромные атмосферные вихри получили названия циклоны и антициклоны.

Циклон - атмосферный вихрь огромного диаметра с пониженным давлением воздуха в центре.

Антициклон – атмосферный вихрь с повышенным давлением воздуха в центре, с постепенным его понижением от центральной части к периферии.

Мы также можем по изменению погоды предсказывать наступление циклона или антициклона. Так циклон несет с собой пасмурную погоду с выпадением дождей летом и со снегопадами зимой. А антициклон - ясную или малооблачную погоду, безветрие и отсутствие осадков. Наблюдается устойчивый характер погоды, т.е. она заметно не меняется с течением времени. С точки зрения полетов нам, конечно, интереснее антициклоны.

Холодный фронт. Структура облачности в холодном фронте

Вернемся опять к фронтам. Когда мы говорим, что «идет» холодный фронт, мы имеем в виду, что большая масса холодного воздуха движется в сторону более теплой. Холодный воздух тяжелее, теплый – легче, поэтому наступающая холодная масса словно подползает под теплую, выталкивая ее наверх. При этом образуется сильное восходящее движение воздуха.

Стремительно поднимающийся теплый воздух охлаждается в верхних слоях атмосферы и конденсируется, появляются облака. Как я уже сказала, наблюдается устойчивое восходящее движение воздуха, поэтому облака, имея постоянную подпитку теплым влажным воздухом, вырастают вверх. Т.е. холодный фронт приносит кучевые, слоисто-кучевые и дождевые облака, характеризующиеся хорошим вертикальным развитием.

Холодный фронт движется, теплый выталкивается кверху, и в облаках происходит перенасыщение сконденсировавшейся влагой. В какой-то момент она проливается ливнями, словно бы сбрасывая излишек до тех пор, пока сила восходящего движения теплого воздуха снова не превысит силу тяжести водяных капель.

Теплый фронт. Структура облачности в тёплом фронте

Теперь представим обратную картину: теплый воздух движется в сторону холодного. Теплый воздух легче и при движении он наползает на холодный, атмосферное давление падает, т.к. опять же столб более легкого воздуха давит меньше.

Взбираясь по холодному воздуху, теплый воздух охлаждается и конденсируется. Появляется облачность. Но восходящего движения воздуха не происходит: холодный воздух уже растекся внизу, ему нечего выталкивать, теплый воздух уже наверху. Т.к. восходящего движения воздуха нет, теплый воздух охлаждается равномерно. Облачность получается сплошной, без какого либо вертикального развития – перистые облака.

Опасности, связанные с наступлением холодного и тёплого фронтов

Как я уже сказала ранее, наступление холодного фронта характеризуется мощным восходящим движением теплого воздуха и, как следствие, переразвитием кучевой облачности и грозообразованием. Кроме того, резкое изменение восходящее движение теплого воздуха и соседствующее нисходящее движение холодного, стремящегося его заместить, приводит к сильной турбулентности. Пилот ощущает это как сильную болтанку с резкими внезапными кренами и опусканием/поднятием носа у аппарата.

Турбулентность в самом худшем случае может привести к кувырку, кроме того осложняются процессы взлета и посадки аппарата, полет вблизи склонов требует большей концентрации.

Частые и сильные грозы могут затянуть невнимательного или увлекшегося пилота, и произойдет кувырок уже в облаке, заброс на огромную высоту, где холодно, и нет кислорода – и возможная смерть.

Теплый фронт малопригоден для хороших парящих полетов и никакой опасности, кроме разве что опасности промокнуть, не несет.

Вторичные фронты

Раздел внутри одной и той же воздушной массы, но между разными по температуре областями воздуха, называют вторичным фронтом . Вторичные холодные фронты обнаруживаются у поверхности Земли в барических ложбинах (областях пониженного давления) в тылу циклона за основным фронтом, где имеет место сходимость ветра.

Вторичных холодных фронтов может быть несколько, и каждый отделяет холодный воздух от более холодного воздуха. Погода на вторичном холодном фронте аналогична погоде на холодном, но из-за меньших контрастов температур, все явления погоды выражены слабее, т.е. облака менее развиты, как по вертикали, так и по горизонтали. Зона осадков, 5-10 км.

Летом на вторичных холодных фронтах преобладают кучево-дождевые облака с грозами, градом, шквалам, сильной болтанкой и обледенением, а зимой общие метели, снежные заряды, ухудшающие видимость менее 1 км. По вертикали фронт летом развит до 6 км, зимой до 1-2 км.

Фронты окклюзии

Фронты окклюзии образуются в результате смыкания холодного и теплого фронтов и вытеснения теплого воздуха вверх. Процесс смыкания происходит в циклонах, где холодный фронт, перемещаясь с большой скоростью, настигает теплый. При этом теплый воздух отрывается от земли и выталкивается наверх, а фронт у земной поверхности перемещается в сущности уже под влиянием перемещения двух холодных воздушных масс.

Получается, в образовании фронта окклюзии участвуют три воздушные массы - две холодные и одна теплая. Если холодная воздушная масса за холодным фронтом теплее, чем холодная масса перед фронтом, то она, вытесняя теплый воздух вверх, одновременно сама будет натекать на переднюю, более холодную массу. Такой фронт называется теплой окклюзией (рис. 1).

Рис. 1. Фронт теплой окклюзии на вертикальном разрезе и на карте погоды.

Если же воздушная масса за холодным фронтом холоднее воздушной массы перед теплым фронтом, то эта тыловая масса будет подтекать как под теплую, так и под переднюю холодную воздушную массу. Такой фронт называется холодной окклюзией (рис. 2).

Рис. 2. Фронт холодной окклюзии на вертикальном разрезе и на карте погоды.

Фронты окклюзии в своем развитии проходят ряд стадий. Наиболее сложные условия погоды на фронтах окклюзии наблюдаются в начальный момент смыкания теплового и холодного фронтов. В этот период облачная система представляет собой сочетание облаков теплого и холодного фронтов. Осадки обложного характера начинают выпадать из слоисто-дождевых и кучево-дождевых облаков, в зоне фронта они переходят в ливневые.

Ветер перед теплым фронтом окклюзии усиливается, после его прохождения ослабевает и поворачивает вправо.

Перед холодным фронтом окклюзии ветер усиливается до штормового, после его прохождения ослабевает и резко поворачивает вправо. По мере вытеснения теплого воздуха в более высокие слои фронт окклюзии постепенно размывается, вертикальная мощность облачной системы уменьшается, появляются безоблачные пространства. Слоисто-дождевая облачность постепенно переходит в слоистую, высоко-слоистая - в высоко-кучевую и перисто-слоистая - в перисто-кучевую. Осадки прекращаются. Прохождение старых фронтов окклюзии проявляется в натекании высоко-кучевой облачности 7-10 баллов.

Условия плавания через зону фронта окклюзии в начальной стадии развития почти не отличаются от условий плавания соответственно при пересечении зоны теплого или холодного фронтов.

Внутримассовые грозы

Грозы обычно подразделяются на два основных типа: внутримассовые и фронтальные. Наиболее часто встречающимися грозами являются внутримассовые (местные) грозы, возникающие вдали от фронтальных зон и обусловленные особенностями местных воздушных масс.

Внутримассовая гроза – это гроза, связанная с конвекцией внутри воздушной массы.

Продолжительность таких гроз невелика и составляет, как правило, не более одного часа. Местные грозы могут быть связаны с одной или несколькими ячейками кучево-дождевых облаков и проходят стандартные этапы развития: зарождение кучевого облака, переразвите в грозу, выпадение осадков, распад.

Обычно внутримассовые грозы связаны с одной ячейкой, хотя бывают и мультиячейковые внутримассовые грозы. При мультиячейковой грозовой деятельности нисходящие потоки холодного воздуха «материнского» облака создают восходящие потоки, формирующие «дочернее» грозовое облако. Таким образом, может сформироваться серия ячеек.

Признаки улучшения погоды

1. Давление воздуха высокое, почти не меняется или медленно повышается.
2. Резко выражен суточный ход температуры: днем жарко, ночью прохладно.
3. Ветер слабый, к полудню усиливается, вечером утихает.
4. Небо весь день безоблачно или покрыто кучевыми облаками, исчезающими к вечеру. Относительная влажность воздуха снижается днем и возрастает к ночи.
5. Днем небо ярко-синее, сумерки короткие, звезды слабо мерцают. Вечером заря желтая или оранжевая.
6. Сильные росы или иней ночью.
7. Туманы над низинами, усиливающиеся ночью и исчезающие днем.
8. Ночью в лесу теплее, чем в поле.
9. Дым из печных труб и костров поднимается вверх.
10. Ласточки летают высоко.

Признаки ухудшения погоды

1. Давление резко колеблется или непрерывно понижается.
2. Суточный ход температуры выражен слабо или с нарушением общего хода (например, ночью температура повышается).
3. Ветер усиливается, резко меняет свое направление, движение нижних слоев облаков не совпадает с движением верхних.
4. Облачность возрастает. На западной или юго-западной стороне горизонта появляются перисто-слоистые облака, которые распространяются по всему небосводу. Они сменяются высокослоистыми и слоисто-дождевыми облаками.
5. С утра душно. Кучевые облака растут вверх, превращаясь в кучево-дождевые, – к грозе.
6. Утренние и вечерние зори красные.
7. К ночи ветер не стихает, а усиливается.
8. Вокруг Солнца и Луны в перисто-слоистых облаках возникают светлые круги (гало). В облаках среднего яруса – венцы.
9. Утренней росы нет.
10. Ласточки летают низко. Муравьи прячутся в муравейники.

Стационарные волны

Стационарные волны - это вид превращения горизонтального движения воздуха в волнообразное. Волна может возникнуть при встрече быстро движущихся воздушных масс с горными хребтами значительной высоты. Необходимым условием возникновения волны является простирающаяся на значительную высоту стабильность атмосферы.

Чтобы увидеть модель атмосферной волны, можно подойти к ручью и посмотреть, как происходит обтекание затопленного камня. Вода, обтекая камень, поднимается перед ним, создавая подобие ДВП. За камнем же образуется рябь или серия волн. Эти волны могут быть достаточно большими в быстром и глубоком ручье. Нечто подобное происходит и в атмосфере.

При перетекании горного хребта скорость потока возрастает, а давление в нем падает. Поэтому верхние слои воздуха несколько снижаются. Миновав вершину, поток снижает свою скорость, давление в нем увеличивается, и часть воздуха устремляется вверх. Такой колебательный импульс может вызвать волнообразное движение потока за хребтом (рис. 3).

Рис. 3. Схема образования стационарных волн:
1 - невозмущенный поток; 2 - нисходящий поток над препятствием; 3 - чечевицеобразное облако на вершине волны; 4 - шапочное облако; 5 - роторное облако в основании волны

Эти стационарные волны часто распространяются на большие высоты. Зарегистрировано выпаривание планера в волновом потоке на высоту более 15 000 м. Вертикальная скорость волны может достигать десятков метров в секунду. Расстояния между соседними «буграми» или длина волны составляет от 2-х до 30-ти км.

Воздушный поток за горой разделяется по высоте на два резко отличающихся друг от друга слоя - турбулентный подволновой слой, чья толщина составляет от нескольких сотен метров до нескольких километров, и, расположенный над ним ламинарный волновой слой.

Использовать волновые потоки возможно при наличии в турбулентной зоне второго достаточно высокого хребта та таком расстоянии, что зона ротора от первого не затрагивает второй хребет. При этом пилот, стартуя со второго хребта, попадает сразу в волновую зону.

При достаточной влажности воздуха на вершинах волн появляются чечевицеобразные облака. Нижняя кромка таких облаков располагается на высоте не менее 3-х км, а их вертикальное развитие достигает 2 - 5 км. Также возможно образование шапочного облака непосредственно над вершиной горы и роторных облаков за ней.

Несмотря на сильный ветер (волна может возникнуть при скорости ветра не менее 8 м/с), эти облака неподвижны относительно земли. При приближении некоторой «частицы» воздушного потока к вершине горы или волны происходит конденсация содержащейся в ней влаги и образуется облако.

За горой образовавшийся туман растворяется, и «частица» потока вновь становится прозрачной. Над горой и в вершинах волн скорость воздушного потока увеличивается.

При этом давление воздуха уменьшается. Из школьного курса физики (газовые законы) известно, что при уменьшении давления и при отсутствии теплообмена с окружающей средой температура воздуха уменьшается.

Уменьшение температуры воздуха приводит к конденсации влаги и возникновению облаков. За горой поток тормозится, давление в нем увеличивается, температура повышается. Облако исчезает.

Стационарные волны могут появиться и над равнинной местностью. В этом случае причиной их образования могут быть холодный фронт или вихри (роторы), возникающие при различных скоростях и направлениях движения двух соседствующих слоев воздуха.

Погода в горах. Особенности изменения погоды в горах

Горы находятся ближе к солнцу и, соответственно, прогреваются быстрее и лучше. Это приводит к образованию сильных конвекционных потоков и быстрому образованию облаков, в том числе грозовых.

Кроме того, горы – это значительно изрезанная часть земной поверхности. Ветер, проходя над горами, турбулизируется в результате огибания множества препятствий разных размеров - от метра (камней) до пары километров (самих гор) – и в результате перемешивания проходящего воздуха конвекционными потоками.

Так что, для горной местности характерны сильная термичность в совокупности с сильной турбулентностью, сильный ветер разных направлений, грозовая активность.

Анализ происшествий и предпосылок, связанных с метеорологическими условиями

Наиболее классическим происшествие, связанным с метеорологическими условиями, является сдувание или самостоятельное залетание аппарата в зону ротора в подветренной части горы (в более мелком масштабе – ротор от препятствия). Предпосылкой к этому является уход вместе с потоком за линию хребта на небольшой высоте или банальное незнание теории. Полет в роторе чреват как минимум неприятной болтанкой, как максимум – кувырком и разрушением аппарата.

Второе яркое происшествие – затягивание в облако. Предпосылкой к этому является обработка ТВП вблизи кромки облака в совокупности с рассеянностью, излишней смелостью или незнанием летных характеристик своего аппарата. Привод к потере видимости и ориентации в пространстве, в худшем случае – к кувырку и забросу на непригодную для жизнедеятельности высоту.

И наконец, третьим классическим происшествием является «заворачивание» и падение на склон или на землю в процессе посадки в термичный день. Предпосылкой является полет с брошенной ручкой, т.е. без резерва скорости для маневра.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

1.1 Образование облаков

2. Формы облаков

2.2 Высокие облака

2.3 Средние облака

2.4 Низкие облака

2.5 Необычные облака

Заключение

Введение

Значение облаков состоит в том, что они задерживают часть солнечной радиации и тем самым влияют на световой и тепловой режимы деятельной поверхности, препятствуют тепловому излучению Земли, из них выпадают осадки.

Несмотря на развитие современных технологий в метрологии и синоптике, по-прежнему немаловажным остается наблюдение за облаками, позволяющие получить существенные сведения о грядущей погоде. Поэтому важно уметь различать облака разных типов.

Трудно сказать, почему многим людям кажется, что различать облака - нелегкое дело, ведь, в сущности, это совсем не так. Хотя верны слова о том, что небо никогда не повторяет своего облика, все же существует всего десять основных типов облаков, и все они имеют вполне видимые различия. Но прежде, чем переходить к рассмотрению этих видов, полезно получить некоторое представление о том, как образуются облака и какими свойствами они обладают. Именно эти аспекты затронуты в данной работе.

Облака - это скопление взвешенных в атмосфере капель воды, или ледяных кристаллов, или смеси тех и других, возникших в результате конденсации водяного пара.

1.1 Образование облаков

В результате конденсации внутри атмосферы возникают скопления продуктов конденсации - капелек и кристаллов. Их называют облаками. Размеры облачных элементов настолько малы, что их вес уравновешивается силой трения еще тогда, когда они имеют очень малую скорость падения. Установившаяся скорость падения капелек получается равной лишь долям см в секунду. Скорость падения кристаллов еще меньше. Это относится к неподвижному воздуху. Но турбулентное движение воздуха приводит к тому, что столь малые капельки и кристаллы вовсе не выпадают, а длительное время остаются взвешенными в воздухе, смещаясь то вниз, то вверх вместе с элементами турбулентности. Облака переносятся воздушными течениями. Если относительная влажность в воздухе, содержащем облака, убывает, то облака испаряются. При определенных условиях часть облачных элементов укрупняется и утяжеляется настолько, что выпадает из облака в виде осадков. Таким путем вода возвращается из атмосферы на земную поверхность.

При конденсации непосредственно у земной поверхности скопления продуктов конденсации называют туманами.

При образовании туманов главной причиной охлаждения воздуха является уже не адиабатический подъем, а отдача тепла из воздуха к земной поверхности.

В зависимости от условий образования облака разделяют:

На внутримассовые, возникающие внутри однородной воздушной массы. Подъем воздуха и его охлаждение до состояния насыщенности происходят в результате процессов тепловой конвекции и динамической турбулентности. Иногда облака этой группы появляются в связи с охлаждением воздуха от подстилающей поверхности или из-за волновых движений на поверхности слоя инверсии;

Фронтальные, образующиеся при восходящих движениях больших воздушных масс на атмосферных фронтах;

Орографические, возникающие на наветренной стороне при вынужденном подъеме воздушных масс по склонам гор.

1.2 Микроструктура и водность облаков

По фазовому состоянию облачных элементов облака делятся на три класса:

· Водяные (капельные) облака, состоящие только из капель воды. Они могут существовать не только при положительных температурах воздуха, но и при отрицательных (-10°С и ниже). В этом случае капли находятся в переохлажденном состоянии.

· Смешанные облака, состоящие из смеси переохлажденных капель воды и ледяных кристаллов. Они могут существовать, как правило, при температурах воздуха от -10 до -40°С.

· Ледяные (кристаллические) облака, состоящие только из ледяных кристаллов. Они преобладают, как правило, при температурах воздуха ниже -30°С.

Облака характеризуются водностью. Водностью облаков называют содержание в них воды в жидком или твердом виде. В водяных облаках в каждом кубическом метре облачного воздуха содержится от 0,2 до 5 г воды. В кристаллических облаках еще меньше - сотые и тысячные доли грамма в м куб. При большой водности и отрицательных температурах в облаках наблюдается интенсивное обледенение самолетов.

2. Формы облаков

2.1 Международная классификация

	Диапазон высот		Сокращенное обозначение
		Перистые
		Перисто-кучевые
		Перисто-слоистые
		Высококучевые
		Высокослоистые
		Слоисто-дождевые
		Слоистые
		Слоисто-кучевые
		Кучево-дождевые

2.2 Высокие облака

Самые высокие облака тропосферы. Они образуются при наиболее низких температурах и состоят из ледяных кристаллов. На вид облака всех трех родов белые, полупрозрач­ные, мало затеняющие солнечный свет.

Перистые облака выглядят как отдельные нити, гряды или полосы волокнистой структуры. Перисто-кучевые облака представляют собой гряды или пласты, имеющие ясно выраженную структуру из очень мелких хлопьев, шариков, завитков (барашков). Часто они похожи на рябь на поверхности воды или песка.

Перисто-слоистые облака представляют собой тонкую прозрачную белесоватую вуаль, частично или полностью закрывающую небосвод. В них часто возникают оптические явления, называемые гало или различные комбинации светлых дуг.

2.3 Средние облака

Высококучевые облака представляют собой облачные пласты или гряды белого или серого цвета (или одновременно обоих). Это достаточно тонкие облака, более или менее затеняют солнце. Пласты или гряды состоят из плоских валов, дисков, пластин, часто расположенных рядами. Кажущаяся ширина этих элементов в облаках на небесном своде 1-5°. Характерное оптическое явление - венцы, т.е. окрашенные круги небольшого (в несколько градусов) радиуса вокруг дисков светил. Они связаны с дифракцией света водяными капельками облаков. В высококучевых облаках наблюдается также иризация: края облаков, находящихся перед солнцем, получают радужную окраску. Иризация также указывает на строение высококучевых облаков из очень мелких однородных капель, как правило, переохлажденных.

Высокослоистые облака - светлый, молочно-серый облачный покров, застилающий небосвод целиком или частично. Через менее плотные участки могут просвечивать солнце и луна, однако, в виде размытых пятен. Высокослоистые облака являются типичными смешанными облаками: наряду с мельчайшими капельками в них содержатся и мелкие снежинки. Такие облака дают слабые осадки, которые в теплое время года, как правило, испаряются по пути к земной поверхности. Зимой из высокослоистых облаков часто выпадает мелкий снег.

Слоисто-дождевые облака имеют такое же происхождение, как и высокослоистыми. Однако слой их более мощный слой (несколько километров). Эти облака находятся в нижнем, среднем и часто верхнем ярусах. облако небо атмосфера конденсация

В верхней части они состоят из мельчайших капель и снежинок, а в нижней могут содержать также крупные капли и снежинки. Поэтому слой этих облаков представляется более серым; Солнце и луна сквозь него не просвечивают. Из этих облаков, как правило, выпадает обложной дождь или снег, достигающий земной поверхности.

Под покровом таких облаков часто существуют бесформенные скопления низких разорванных облаков, особенно мрачные на фоне слоисто-дождевых.

2.4 Низкие облака

Кучевые облака - это отдельные облака в нижнем и сред­нем ярусах, как правило, плотные и с резко очерченными контурами, развивающиеся вверх в виде холмов, куполов, башен. Они имеют клубообразный характер (похожи на кочаны цветной капусты) и на солнце кажутся ярко-белыми. Основания облаков сравнительно темные, более или менее горизонтальные. Против солнца облака кажутся темными со светлой каймой по краям. Облака часто настолько многочисленны, что образуют гряды. Иногда они имеют разорванные края и называются разорванно-кучевыми. Кучевые облака состоят только из водяных капель (без кристаллов) и осадков, как правило, не дают. Однако в тропиках, где водность облаков велика, из них вследствие взаимного слияния капель могут выпадать небольшие дожди.

Слоистые облака также находятся в нижнем ярусе. Это самые близкие к земной поверхности облака: в равнинной местности их высота может быть всего несколько десятков метров над землей. Это однородный на вид серый слой капельного строения, из которого может выпадать морось. Но при достаточно низких отрицательных температурах в облаках появляются и твердые элементы; тогда из облаков могут выпадать ледяные иглы, мелкий снег, снежные зерна. Явлений гало эти облака не дают; солнечный диск, если он просвечивает сквозь облака, имеет четкие очертания. Временами слоистые облака представляются в виде разорванных клочьев; тогда их называют разорванно-слоистыми.

Слоисто-кучевые облака в нижнем ярусе представляют собой гряды или слои серых или беловатых облаков, почти всегда имеющие более темные части. Облака эти построены из таких же элементов, что и высококучевые (из дисков, плит, валов), однако на вид более крупных, с кажущимися размерами более 5°. Расположены эти структурные элементы по большей части регулярно, рядами. В большинстве случаев слоисто-кучевые облака состоят из мелких и однородных капелек, при отрицательных температурах - переохлажденных, и не дают осадков. Случается, что из них выпадает слабая морось или (при низких температурах) очень слабый снег.

Кучево-дождевые облака являются дальнейшей стадией развития кучевых. Они представляют собой мощные кучевообразные массы, очень сильно развитые по вертикали в виде гор и башен, часто от нижнего и до верхнего яруса. Закрывая солнце, они имеют мрачный вид и сильно уменьшают освещенность. Вершины их приплюснуты и имеют волокнистую перисто-образную структуру, нередко характерную форму наковален. Кучево-дождевые облака состоят в верхних частях из ледяных кристаллов, а в нижних - из кристаллов и капелек различной величины, вплоть до самых крупных. Они дают осадки ливневого характера: это интенсивные дожди, иногда с градом, зимою сильный густой снег, крупа. С ними часто связаны грозовые явления, которые будут подробнее рассмотрены в последующем. Поэтому такие облака называют еще грозовыми (а также ливневыми). На их фоне нередко наблюдается радуга. Под основаниями этих облаков, так же как и под слоисто-дождевыми, часто наблюдаются скопления разорванных облаков (типа разорванно-слоистых или разорванно-кучевых).

2.5 Необычные облака

Перламутровые облака практически не оказывают влияния на погоду. Они формируются на высотах в 15-30 км и состоят из кристалликов льда, на которых происходит дифракция света, проявляющаяся сильной иризацией облака. Такие облака бывают белого цвета, чаще всего в Антарктике, но наиболее впечатляюще они выглядят, когда окрашены в нежные, пастельные тона. Перламутровые облака видны только в высоких широтах (свыше приблизительно 50° северной или южной широты), когда солнце уже опустилось ниже видимой линии горизонта, но облака еще подсвечиваются, то есть сразу после заката и непосредственно перед восходом солнца. Впрочем, по статистике наблюдений, увидеть перламутровые облака утром менее вероятно, чем вечером. Эти облака относятся к волнистым облакам, образующимся на больших высотах в присутствии сильных ветров в верхних слоях атмосферы и при близком расположении зоны низкого давления.

Серебристые облака еще более редки, чем перламутровые: их можно наблюдать в середине ночи, летом и на широтах приблизительно от 45 до 60° по обе стороны от экватора. В это время солнце садится за горизонт практически на север и продолжает подсвечивать облака, располагающиеся в атмосфере на самой большой высоте: примерно 80-85 км. Серебристые облака залегают непосредственно под плоскостью мезопаузы - самой холодной области атмосферы. Эти облака имеют характерный серебристо-белый цвет и видны приблизительно в течение часа около полуночи. Серебристые облака состоят из кристалликов льда, упорядоченных в очень тонкие слои, в которых различимы складки и волны, складывающиеся затем в целостную структуру облака.

Заключение

Рассмотрев, как образовываются облака, узнав их свойства и самое главное виды, можно прийти к выводу, что облака могут много рассказать нам о процессах, протекающих в небе. Они изменяют характер окружающего их воздуха.

Многие люди, а особенно метеорологи, имеют неподдельный интерес к облакам, потому что знание их может помощь без проблем и практически безошибочно предсказать погоду на ближайшее время.

Список использованных источников

1. Атлас погоды: Атмосферные явления и прогнозы / Сторм Данлоп; [пер. с англ. Д. Курдыбайло]. - Спб.: Амфора. ТИД Амфора, 2010. - 191 с.: ил. - (Серия "Амфора - Атлас").

2. Метеорология и климатология: учебник. - 7-е изд. / С.П. Хромов, М.А. Петросянц. - М.: Изд-во Моск. Ун-та: Наука, 2006. - 582 с.: илл. - (Классический университетский учебник).

3. Полякова Л.С., Кашарин Д.В. Метеорология и климатология Издательство: Новочеркасск: НГМА, 2004, 107 с.

4. Авиационная метеорология // Облака. Влияние облачности на производство полетов. - Режим доступа: http://aviaspec.com/aviatsionnaya-meteorologiya/oblaka.html

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Почва - поверхностный слой земной коры и самостоятельная экосистема, его образование и развитие в результате взаимодействия живых микроорганизмов, горных пород. Состав и свойства почвы. Классификация почв по механическому составу: основные характеристики.

реферат , добавлен 14.11.2010


Образование оксидов, связанное с различными геологическими процессами: эндогенными, экзогенными и метаморфическими. Физические свойства арсенолита - редкого минерала, оксида мышьяка. Химическая формула, морфология, разновидности и образование кварца.

презентация , добавлен 05.02.2016


Геоморфология, рассмотрение процессов образования рельефа, рельефообразующих процессов прошлого. Континентальные поднятия, платформенные равнины и их характерные особенности. Поверхности выравнивания, морфологическое становление области горообразования.

реферат , добавлен 03.06.2010


Исследование геологических и геохимических процессов, протекающих в океанах и морях. Анализ накопления и преобразования огромной массы минеральных и органических веществ. Изучение классификации твердых полезных ископаемых, процессов осадконакопления.

реферат , добавлен 05.06.2012


История и основные этапы образования и развития материков и океанов на Земле, факторы, спровоцировавшие данные процессы и повлиявшие на их интенсивность. Тектоническое строение материков и океанов, их главные отличительные характеристики и свойства.

реферат , добавлен 23.04.2010


Минерал как природное вещество, состоящее из одного элемента или из закономерного сочетания элементов, образующееся в результате природных процессов. Их классификация и типы в зависимости от различных физических факторов. Анализ химического состава.

презентация , добавлен 22.08.2015


Условия залегания и свойства газа, нефти и воды в пластовых условиях. Физические свойства нефти. Главные свойства нефти в данных условиях, принципы и этапы отбора проб. Нефтенасыщенность пласта, характер и направления движения нефти внутри него.

курсовая работа , добавлен 19.06.2011


Сущность и основные факторы, провоцирующие развитие карст-процессов в природе, их результаты. Характеристика карстовых пещер, стадии их развития, классификация и разновидности. Карстовые колодцы, шахты и пропасти. Условия, возможности образования карста.

курсовая работа , добавлен 24.11.2010


Физические и химические свойства нефти. Теория возникновения газа. Применение продуктов крекинга. Внутреннее строение Земли. Геодинамические закономерности относительного изменения запасов и физико-химических свойств нефти различных месторождений.

дипломная работа , добавлен 06.04.2014


Гипотезы происхождения природных алмазов, их свойства и применение. Алмазоносные провинции мира. Мантийная гипотеза. Немагматическая теория. Метеоритная гипотеза. Флюидная гипотеза. Диатремы, кимберлитовые трубки. Форма кристаллов. Синтез балласов.

При конден-сации водяного пара в атмосфере возникают маленькие капельки воды, которые при понижении температуры превращаются в кристал-лики льда. Просто охлаждения воздуха для этого недостаточно, нуж-но, чтобы он содержал какие-нибудь твёрдые частицы — центры кон-денсации (пылинки, кристаллики соли и т. п.). Так возникают облака , которые могут пролиться дождём или обрушиться градом . В каплях и ледяных кристалликах облаков возникают положительные и отри-цательные заряды. В результате между разнозаряженными участками одного или разных облаков или облаком и землёй проскакивает ги-гантская искра — молния (рис. 73), которая часто сопровождается звуковым эффектом — громом.

Иногда солнечные лучи подсвечивают облако или дождь, в резуль-тате чего возникает яркое и эффектное оптическое явление в атмосфе-ре — радуга (рис. 74). Это явление объясняется преломлением и после-дующей дисперсией (т. е. разложением на составные части) солнечных лучей в каплях дождя или облаках. На равнине радуга всегда имеет вид дуги, так как нижнюю её половину рассмотреть нельзя — она ушла в землю. Когда говорят: все цвета радуги, — то имеют в виду сле-дующую последовательность цветовых полос: красная (внутренняя), оранжевая, жёлтая, зелёная, голубая, синяя, фиолетовая.

При понижении температуры водяной пар, находящийся в призем-ном слое атмосферы, конденсируется, превращаясь в жидкость, т. е. образуется туман . Таким образом, туман — это облако, лежащее на по-верхности земли или воды. Особенно известен своими туманами Лондон — столица Великобритании.

Если над промышленным городом движение воздуха незначительное, то там часто образуется смог (англ. smog, от smoke — дым и fog — туман) — скопление ядовитых паров, пыле-вых частиц, копоти в густом тумане. Под действием смога разрушают-ся здания и архитектурные сооружения, он очень вреден для здоровья людей, так как вызывает или обостряет различные заболевания. Материал с сайта

На этой странице материал по темам:

• Опасные климатические явления в россии доклад

• Доклад реферат по теме круговорот воды в природе

• Доклад не тему облака и туман.осадки

• Климатические чрезвычайные ситуации доклад

• Туман и облака осадки доклад краткий

Вопросы по этому материалу:

В атмосфере на высоте от нескольких десятков до нескольких сотен метров происходит образование облаков за счет конденсации водяного пара. Этот процесс протекает в результате испарения влаги с земной поверхности и подхватывания водяных паров восходящими потоками теплых воздушных масс. Облака могут состоять из капель воды или из кристаллов снега либо льда в зависимости от температуры. Размеры и вес этих капелей или кристалликов настолько малы, что они удерживаются на высоте даже слабыми восходящими потоками воздуха. Если температура воздуха в облаке составляет -10 ° с, то его структура представлена капельными элементами; менее -15 °C - кристаллическими; от -10 до -15 °C – смешанная.Облака хорошо различимы с поверхности Земли, они бывают различной формы, которая определяется многими факторами: скоростью ветра, высотой, влажностью и т.д. Облака, похожие по форме и расположенные на одинаковой высоте, объединяют в группы: перистые, кучевые, слоистые.

Перистые облака состоят из перистообразных элементов и выглядят как тонкие белые нити или клочья, иногда как вытянутые гряды. Кучевые облака уплотненные, в дневное время ярко-белые, со значительным вертикальным развитием, причем верхние участки имеют вид башен или куполов с округлыми формами. Слоистые облака формируют однородный слой, похожий на туман, но размещенный на определенной высоте (от 50 до 400 м). Они обычно покрывают весь небосклон, но могут быть в виде разорванных облачных масс.

Группы

Также различают разновидности данных групп: перисто-слоистые, слоисто-кучевые, слоисто-дождевые, т.д. Если облака чрезмерно насыщены водяными парами, они приобретают темно-фиолетовый, почти черный цвет и называются тучами.
Образование облаков происходит в тропосфере. К облакам верхнего яруса (от 6 до 13 км) относятся перистые, перисто-слоистые, перисто-кучевые; среднего (от 2 до 7 км) высоко-слоистые, высоко-кучевые; нижнего (до 2 км) слоистые, слоисто-кучевые, слоисто-дождевые. Облака конвекции, или вертикального развития, - кучевые и кучево-дождевые.

Термином «облачность» обозначают степень покрытия неба облаками, определяющуюся в баллах. Обычно высокая степень облачности свидетельствует о высокой вероятности выпадения осадков. Их предвещают облака смешанного состава: высокослоистые, слоисто-дождевые и кучево-дождевые.

Если облачные элементы становятся более крупными, и увеличивается скорость их падения, они выпадают в виде осадков. Атмосферными осадками называют воду, выпавшую в твердом или жидком состоянии в форме снега, града или дождя или сконденсировавшуюся на поверхности разных предметов в виде росы или инея.

Похожие материалы:

Вам могут быть интересны следующие материалы

Отношения

Интерьер

Дети

Красота

Фигура

Здоровье

© 2020 Женские секреты. Отношения, красота, дети, мода