5 років тому
Немає коментарів

Влітку дуже часто ми можемо спостерігати білі, як пластівці вати, хмари. Утворюються вони вранці, коли Сонце уже значно пригріває землю і теплі струминки повітря починають підніматися. Поступово з них утво­рюється могутній потік нагрітого повітря, яке, потрап­ляючи в розріджені шари атмосфери, починає розширя­тись і внаслідок цього охолоджуватись. На певній ви­соті, близько 1—2 км, повітря охолоджується настільки, що водяна пара, яка знаходиться в ньому, перетворю­ється в дрібні краплинки води, які дуже швидко збіль­шуються. Але коли діаметр їх стає трохи більший за 0,02 ммзбільшення припиняється.

Утворення великих крапель відбувається внаслідок злиття маленьких при їх стиканні. Проте, для того, щоб краплинка виросла до розміру дощової, необхідна хма­ра завтовшки в кілька кілометрів. Тоді вершина хмари буде знаходитись в зоні мінусових температур і в ній, крім краплинок води, будуть утворюватися льодові крис­тали — сніжинки, що швидко збільшуються в роз­мірі та вазі за рахунок краплинок води. Крім того, падаючи крізь хмару, сніжинки зустрічаються з пере­охолодженими краплинками води, що намерзають на них, і збільшуються до розмірів, при яких сніжинки по­чинають випадати з хмар. Пролітаючи крізь теплі шари повітря, сніжинки розтають і досягають поверхні Землі у вигляді дощу. Якщо ж повітря холодне — випадає сніг.

Відомо, що чим нижча температура повітря, тим менше воно може утримувати в собі водяної пари. Тому, якщо при піднятті повітря сильно охолоне, може настати такий момент, коли в ньому буде лишок водяної пари, яка негайно ж перетвориться в дрібненькі краплинки води.

Окремо таку краплинку можна і не побачити, але якщо їх утворюється багато, близько 200—500 в 1 см3вони стають видимими — на небі з’являється хмара.

Згущення (конденсація) водяної пари при охоло­дженні в водяні краплинки можна спостерігати щодня. Наприклад, невидима водяна пара, виходячи з чайника, де кипить вода, на деякій відстані від носика перетво­рюється у видимі клубки з краплинок. Але не завжди водяна пара перетворюється в краплинки. Так, англієць Вільсон, проводячи досліди в камері, ніяк не міг добити­ся цього, незважаючи на те, що значно охолоджував повітря. Виявилося, справа була в тому, що для дослідів вчений використав очищене повітря. Це привело вчено­го до висновку, що конденсація водяної пари в крап­линки відбувається на дуже дрібних частках, які одер­жали назву ядер конденсації.

Ядра конденсації можуть утворитися при сильному вітрі, і особливо під час бурі, з димів, що потрапляють у повітря з заводів, фабрик, паровозів, пароплавів, шахт, рудників та ін. Вулканічний та космічний пил також можуть поповнювати запаси ядер конденсації.

Але найбільша кількість їх утворюється під час штормів на морях і океанах. Під час сильних вітрів утворюються величезні морські хвилі, з вершин яких вітер відриває маленькі краплинки морської води і під­німає на значну висоту. Там ці краплини випаровуються, і соляні залишки стають ядрами конденсації. Радян­ський вчений Р. І. Грабовський показав, що при випаро­вуванні морської води, яка має в своєму складі різно­манітні солі, спочатку відбувається кристалізація солей одного хімічного складу, потім другого і т. ін. Ось чому в атмосфері утворюються ядра конденсації з солей різ­номанітного хімічного складу.

Таким чином, після ґрунтовних досліджень стало ві­домо про походження ядер конденсації, їх розмір та ін. Найбільш активними ядрами конденсації є гігроскопічні речовини, тобто речовини, які легко розчиняються в воді.

Хмарність належить до найважливіших елементів погоди. Так, при загальній характеристиці погоди часто зазначають лише хмарність (похмуро, ясно і т. ін.) або стан опадів, які безпосередньо пов’язані з хмарами (сухо, дощ, морось, тощо).

В атмосфері бувають різні хмари. їх форми безмеж­но різноманітні — від густого туману, що облягає хви­лями поверхню землі, до тонких блискучих смужок, які плавають на великій висоті. Різні форми хмар являють собою ніби зовнішній вияв складних атмосферних про­цесів. Стежачи за виникненням і розвитком хмар; за їх послідовною зміною, можна скласти уявлення про стан атмосфери та процеси, що в ній відбуваються.

Перисті хмари

Перисті хмари

Спостереження за хмарами проводяться завжди од­наково на підставі «Міжнародного атласу хмар». В ньо­му вміщені фотографії і опис різноманітних форм хмар.

В основу міжнародної класифікації хмар покладено дві основні ознаки: висота нижньої межі над поверхнею Землі і зовнішній вигляд. За цими ознаками, з ураху­ванням умов виникнення, можна відмітити десять основ­них форм хмар і об’єднати їх у чотири групи.

I. Хмари верхнього ярусу, що знаходяться на висоті понад 6000 м: перисті, перисто-шаруваті, перисто-куп­часті.

II. Хмари середнього ярусу, нижня і верхня межа яких знаходиться відповідно на висоті 2000 і 6000 м: високошаруваті, висококупчасті.

III. Хмари низького ярусу, нижня межа яких знаходиться нижче 2000 м: шаруваті, шарувато-купчасті, шарувато-дощові.

IV. Хмари вертикального розвитку, нижня межа яких лежить нижче 2000 ма верхня часто досягає рівня хмар верхнього ярусу: купчасті, купчасто-дощові.

Майже на всі хмари (виняток становлять хмари верхнього ярусу) людина навчилася активно впливати — розсіювати їх або викликати дощ. Тому розглянемо де­тальніше, що вони собою являють.

Високошаруваті хмари — щільна волокниста пелена, що має сіруватий або голубуватий колір. Іноді покрив високошаруватих хмар буває прозорим. Сонце і Місяць просвічують крізь них, як крізь матове скло.

Високошаруваті хмари

Високошаруваті хмари

Висококупчасті хмари — шар або ряд хмаро­вих плиток чи валів, що в деяких щільних місцях мають легкі тіні. Вони можуть бути настільки щільними, що крізь них не проходить світло Сонця. Висококупчасті хмари можуть утворювати суцільний покрив, але часті­ше спостерігаються у вигляді окремої хмарової маси.

Шаруваті хмари — однорідний шар, схожий на туман, що висить над поверхнею Землі. Ці хмари за­ймають великі площі, складаються з різних за розміром краплинок води. Пелена шаруватих хмар надає небу по­хмурого, одноманітного вигляду. Шаруваті хмари легко піддаються розсіюванню.

Шарувато-купчасті хмари — це щільні хма­ри у вигляді валів з різноманітними краями і темними центральними частинами. Вони складаються в основному з дрібних краплинок води. Часто такі хмари вкривають усе небо і надають йому хвилястого вигляду. В таких випадках ці хмари можна використати для одержання з них штучного дощу.

Шарувато-купчасті хмари

Шарувато-купчасті хмари

Шарувато-дощові хмари являють собою без­формні, однорідні дощові хмари темно-сірого кольору. Вони складаються з сніжинок або крапель води різ­них розмірів. З шарувато-дощових хмар випадають опади. Ці хмари можна використати для активного впли­ву на них з метою одержання більш інтенсивних опадів.

Купчасті хмари мають овальну або конічну фор­му з горизонтальною основою і нагадують скелі гір. В погожі літні дні купчасті хмари, схожі на клаптики бавовни, бувають розкидані по всьому небосхилу. Такі хмари щільні і мають вертикальний розвиток: верхня частина їх утворює ряд куполоподібних наростів. Кон­тури цих хмар звичайно різко окреслені. При прямому освітленні сонячним промінням вони мають яскраво-білий колір. Купчасті хмари — типові хмари теплого періоду. Складаються вони з краплинок води, опадів не дають. Штучному розсіюванню іноді піддаються.

Шаруваті хмари

Шаруваті хмари

Купчасто-дощові хмари — це сильно розви­нені вгору хмарові маси, що нагадують за своєю формою нагромадження скель. Верхня частина хмар має волокнисту структуру, досягає рівня мінусових темпе­ратур і тому складається з твердих льодових часток і з краплинок переохолодженої води; нижня части­на їх складається з різних за розмірами краплинок води. З цих хмар випадають зливні дощі. Інколи в зливних хмарах утворюється град. Найчастіше градини мають діаметр від 6 до 20, інколи — до 30 мм.

Дуже близькими до хмар за своєю будовою є тума­ни. Вони також складаються з дрібних краплинок води, які утворюються на ядрах конденсації. В залежності від причин утворення тумани можна розділити на тумани радіаційного охолодження і ті, що пов’язані з перемі­щенням повітря.

Якщо ввечері при ясному небі і невеликому вітрі в повітрі знаходиться значна кількість вологи, то є всі умови для утворення вранці туману радіаційного охо­лодження. Особливо часто такі тумани спостерігаються в холодний період року.

Купчасті хмари

Купчасті хмари

На протязі ночі при ясному небі грунт дуже вихоло­джується за рахунок випромінювання. Приземний шар повітря теж охолоджується, що приводить до конден­сації водяної пари в краплинки туману. При цьому чим більше в повітрі ядер конденсації і чим вони активніші, тим імовірніше виникнення туману. Ми вже зазначали, що дим промислових підприємств сприяє утворенню ядер конденсації. Саме з цих причин у великих промис­лових містах тумани бувають частіше. Особливо відомий туманами Лондон. Інколи тут щільність туману буває такою великою, що не видно пальців витягнутої руки. Якщо порівняти число днів з туманами у великому місті і в близько розташованому від нього селі, то ви­явиться, що в місті їх значно більше. Наприклад, в Киє­ві майже в півтора рази більше днів з туманами, ніж в Білій Церкві, розташованій за 80 км від сто­лиці.

Зливова купчасто-дощова хмара

Зливова купчасто-дощова хмара

Тумани випромінювання мають невелику товщину по вертикалі: від кількох до 100—200 м. Але і такі тумани (і навіть менші) можуть бути причиною аварії при по­садці літаків, бо туман не дає можливості бачити полосу посадки.

Якщо при переміщенні тепле зволожене повітря потрапляє на холодну поверхню, то можуть утворити­ся так звані тумани переміщення. Так, взимку з півдня Чорного моря тепле і зволожене повітря приходить на Україну, де перед цим довгий час були морози. Тумани переміщення на відміну від туманів радіаційного охо­лодження утворюються не тільки в ясну, але і в хмарну погоду, завжди при наявності вітру. Вдень ці тумани не розсіюються, як це буває з туманами радіаційного охолодження. Тумани переміщення переважно склада­ються з водяних краплинок, які замерзають тільки при великих морозах. Відомі випадки, коли льотчики в Арк­тиці зустрічали тумани із краплинок води при темпера­турі —20°С і навіть —30°С.

У хмарах також краплинки води часто не замерзають при від’ємних температурах повітря. В цьому нема ні­чого дивного. Вченими доведено, що чим менший об’єм води, тим більше можна її охолодити. А через те, що в туманах і хмарах краплинки дуже дрібні, вони можуть перебувати в переохолодженому стані при низьких температурах. В переохолоджених хмарах краплинки води замерзають на поверхні літака, значно погір­шуючи умови польоту. Переохолоджені тумани покри­вають в зимовий період аеродроми, шосе та ін. ожелед­дю, яка значно ускладнює нормальну роботу транс­порту.