Образования облаков. Почему облака не одинаковы по форме Как формируются дождевые облака
Облака могут быть классифицированы следующим образом: слоистые, кучевые и перистые. Слоистые облака наблюдаются при медленном подъеме широкой полосы воздуха над поверхностью теплого фронта.
Кучевые облака образуются при освобождении теплого воздуха почвой или при обусловленном холодным воздухом неустойчивом состоянии верхних слоев атмосферы. Перистые облака, напротив, появляются в случае, когда скопившиеся в верхних слоях атмосферы кристаллы льда падают вниз и разносятся местными воздушными потоками. Эти три основных разновидности часто сочетаются, образуя длинный ряд дополнительных типов облаков.
Кучевые облака медленно растут по мере того, как воздушные потоки продолжают подниматься. Если их рост продолжается достаточно дол-" го, то они могут превращаться в кучево-дождевые облака.
Инверсионный слой расплющивает облако
Если слой температурной инверсии (в котором температура увеличивается вместе с высотой) формируется над развивающимся облаком, то облако может начать расти по горизонтали (внизу), становясь слоисто-кучевым. Если под влиянием стратосферы облако расширяется, оно превращается в плоское кучево-дождевое. Рост вверх или внутрь Облака различаются также в зависимости от высоты их положения над Землей: нижние, средние и верхние. Верхние облака (обнаруженные на высоте 5-8 км) включают в себя перистые, перисто-слоистые и перисто-кучевые облака. Средние облака, к которым относятся высоко-слоистые, высоко-кучевые и слоисто-дождевые облака, расположены на высоте от 2 до 7,3 км. И наконец, облака, которые образуются на высоте ниже 2 км, называются нижними облаками; к ним относятся слоистые и слоисто-кучевые. Вертикальные облака, образующиеся при нагревании воздуха солнцем в непосредственной близости от поверхности, бывают кучевыми и дождевыми.
Изгибающиеся облака
Кристаллы льда из плывущих на большой высоте перистых облаков (справа) могут падать вертикально, если скорость воздушных струй одинакова на всех высотах. Однако при наличии разницы скоростей, они могут изгибаться или надрезаться.
Высоко-кучевые облака (внизу), образующиеся между слоями теплого и холодного, соответственно, нижнего и верхнего, воздуха, иногда принимают округлую форму. Они удерживаются между нисходящими воздушными потоками верхнего слоя и восходящими потоками нижнего.
Высоко-кучевые облака
Слоистые облака и дождь
Когда дождевые капли падают на особенно теплые участки земной поверхности, часть из них начинает испаряться уже во время падения (внизу). Если испарение будет продолжаться, воздух может стать насыщенным и образовать слоистые облака.
Облака, образующиеся волнообразно
Когда горизонтальные воздушные массы (внизу) движутся быстро в верхней атмосфере и медленно - ближе к поверхности, их вращение создает облака волнообразной формы.
Гребни волн
Волнообразные облака (справа) могут также наблюдаться на вершинах потоков воздуха, которые перемещаются между сухим теплым слоем сверху и влажным холодным внизу.
С поверхности Земли кажется, что все облака находятся примерно на одинаковой высоте. Однако между ними могут быть огромные расстояния, равные нескольким километрам. Но каковы самые высокие и самые низкие из них? В этом посте есть вся необходимая информация, чтобы стать экспертом по облакам!
10. Слоистые облака (средняя высота - 300-450 м)
Информация Википедии: Слоистые облака - это низкоуровневые облака, характеризующиеся горизонтальной слоистостью с однородным слоем, в отличие от кучевообразных , которые формируются восходящими тёплыми потоками.
Если более конкретно, то термин "слоистые" используется для описания плоских, туманообразных облаков нижнего яруса, цвет которых варьируется от тёмно-серого до почти белого.
9. Кучевые облака (средняя высота - 450-2000 м)
Информация Википедии: "Cumulus" в переводе с латыни означает "куча, груда". Кучевые облака часто описываются как "тучные", "хлопкоподобные" или "пушистые" по своему внешнему виду и имеют плоскую нижнюю границу.
Будучи облаками нижнего яруса, они обычно бывают менее 1000 метров в высоту, только если не являются более вертикальной формой кучевых облаков. Кучевые облака могут появляться сами по себе, линиями или в виде скоплений.
8. Слоисто-кучевые облака (средняя высота - 450-2000 м)
Информация Википедии: Слоисто-кучевые облака принадлежат к разновидности облаков, характеризующихся большими тёмными, округлыми массами, как правило, в виде групп, линий или волн, отдельные элементы которых больше, чем у высококучевых облаков, образуясь на более низкой высоте, обычно ниже 2400 метров.
Слабые конвективные потоки воздуха создают неглубокие слои облаков из-за находящегося выше них более сухого, неподвижного воздуха, предотвращающего их дальнейшее вертикальное развитие.
7. Кучево-дождевые облака (средняя высота - 450-2000 м)
Информация Википедии: Кучево-дождевые облака - это плотные возвышающиеся вертикальные облака, связанные с грозами и атмосферной неустойчивостью, образующиеся из водяного пара, переносимого мощными восходящими воздушными потоками.
Кучево-дождевые облака могут формироваться в одиночку, в виде скоплений или в виде вала со шквалом вдоль холодного фронта. Эти облака способны производить молнии и другие опасные суровые погодные условия, такие как торнадо.
6. Слоисто-дождевые облака (средняя высота - 900-3000 м)
Информация Википедии: Слоисто-дождевые облака обычно порождают выпадение осадков над огромной территорией. Они имеют рассеянную основу, обычно расположенную где-нибудь у близлежащей поверхности на нижних уровнях и на высоте около 3000 метров на средних уровнях.
Несмотря на то, что обычно слоисто-дождевые облака бывают тёмного цвета у основания, они часто подсвечиваются изнутри, если смотреть с поверхности Земли.
5. Высокослоистые облака (средняя высота - 2000-7000 м)
Информация Википедии: Высокослоистые облака - это разновидность облаков среднего яруса, принадлежащих слоеобразной физической категории, которая характеризуется, как правило, однородным слоем, цвет которого варьируется от серого до голубовато-зелёного.
Они светлее, чем слоисто-дождевые облака, и темнее, чем высокие перисто-слоистые. Через тонкие высокослоистые облака можно увидеть Солнце, однако более толстые могут иметь более плотную, непрозрачную структуру.
4. Высококучевые облака (средняя высота - 2000-7000 м)
Информация Википедии: Высококучевые облака - это разновидность облаков среднего яруса, которые принадлежат, преимущественно, стратокучевообразной физической категории, характеризующейся сферическими массами или грядами в слоях или пластинах, отдельные элементы которых больше и темнее, чем у перисто-кучевых облаков, и меньше. чем у слоисто-кучевых облаков.
Однако если слои становятся хлопьевидными из-за повышенной неустойчивости воздушной массы, то высококучевые облака становятся более кучевообразными по своей структуре.
3. Перистые облака (средняя высота - 5000-13.500 м)
Информация Википедии: Перистые облака - это разновидность атмосферного облака, обычно характеризующегося тонкими, нитеобразными волокнами.
Нити облака иногда образуются в пучки характерной формы, известной под общим названием "кобыльи хвосты". Перистые облака обычно имеют белый или светло-серый цвет.
2. Перисто-слоистые облака (средний уровень - 5000-13.500 м)
Информация Википедии: Перисто-слоистые облака - это разновидность тонких, белесоватых слоистых облаков, состоящих из ледяных кристаллов. Их трудно обнаружить, и они способны формировать гало, когда принимают форму тонкого перисто-слоистого туманообразного облака.
1. Перисто-кучевые облака (средняя высота - 5000-13.500 м)
Информация Википедии: Перисто-кучевые облака - это одна из трёх основных разновидностей тропосферных облаков верхнего яруса (два других - перистые и перисто-слоистые облака). Как и кучевообразные облака более низких ярусов, перисто-кучевые облака означают конвекцию.
В отличие от других высоких перистых и перисто-слоистых, перисто-кучевые состоят из небольшого количества прозрачных капель воды, хотя они и находятся в переохлаждённом состоянии.
Л. Тарасов
Как и туманы, облака возникают в результате конденсации водяного пара в жидкое и твёрдое состояния. Конденсация происходит или вследствие увеличения абсолютной влажности воздуха, или в результате понижения температуры воздуха. На практике в образовании облаков участвуют оба фактора.
Формирование облаков в результате конвекции.
Формирование облаков над тёплым атмосферным фронтом.
Формирование облаков над холодным атмосферным фронтом.
Понижение температуры воздуха обусловлено, во-первых, подъёмом (восходящим движением) воздушных масс и, во-вторых, адвекцией воздушных масс — их перемещением в горизонтальном направлении, благодаря чему тёплый воздух может оказаться над холодной земной поверхностью.
Ограничимся обсуждением образования облаков, вызванного понижением температуры воздуха при восходящем движении. Очевидно, что такой процесс существенно отличается от образования тумана - ведь туман практически не поднимается вверх, он остаётся непосредственно у земной поверхности.
Что заставляет воздух подниматься вверх? Отметим четыре причины восходящего движения воздушных масс. Первая причина - конвекция воздуха в атмосфере. В жаркий день солнечные лучи сильно прогревают земную поверхность, она передаёт тепло приземным массам воздуха - и начинается их подъём. Кучевые и кучево-дождевые облака имеют чаще всего именно конвективное происхождение.
Процесс образования облака начинается с того, что некоторая воздушная масса поднимается вверх. По мере подъёма будет происходить расширение воздуха. Это расширение можно считать адиабатным, так как воздух поднимается относительно быстро, и поэтому при достаточно большом его объёме (а в образовании облака участвует действительно большой объём воздуха) теплообмен между поднимающимся воздухом и окружающей средой просто не успевает произойти за время подъёма. При адиабатном расширении воздух, не получая теплоты извне, совершает работу только за счёт собственной внутренней энергии, а потом охлаждается. Итак, поднимающийся вверх воздух будет охлаждаться.
Когда начальная температура Т 0 поднимающегося воздуха понизится до точки росы Т р, соответствующей упругости содержащегося в нём пара, станет возможным процесс конденсации этого пара. При наличии в атмосфере ядер конденсации (а они практически всегда присутствуют) этот процесс действительно начинается. Высота Н, на которой начинается конденсация пара, определяет нижнюю границу формирующегося облака. Её называют уровнем конденсации. В метеорологии применяют приближённую формулу для высоты Н (так называемую формулу Ферреля):
Н = 120(Т 0 -Т р),
где Н измеряется в метрах.
Продолжающий поступать снизу воздух пересекает уровень конденсации, и процесс конденсации пара происходит уже выше этого уровня - облако начинает развиваться в высоту. Вертикальное развитие облака прекратится тогда, когда воздух, охладившись, перестанет подниматься. При этом сформируется нечётко выраженная верхняя граница облака. Её называют уровнем свободной конвекции. Он располагается несколько выше уровня, на котором температура поднимающегося воздуха становится равной температуре окружающего воздуха.
Вторая причина подъёма воздушных масс обусловлена рельефом местности. Ветер, дующий вдоль земной поверхности, может встретить на своём пути горы или иные природные возвышения. Преодолевая их, воздушные массы вынуждены подниматься вверх. Образующиеся в данном случае облака называют облаками орографического происхождения (от греческого слова oros, означающего «гора»). Понятно, что такие облака не получают существенного развития в высоту (она ограничена высотой преодолеваемого воздухом возвышения); в этом случае возникают слоистые и слоисто-дождевые облака.
Третья причина подъёма воздушных масс - возникновение тёплых и холодных атмосферных фронтов. Образование облака происходит особенно интенсивно над тёплым фронтом - когда тёплая воздушная масса, надвигаясь на холодную массу воздуха, вынуждена скользить вверх по клину отступающего холодного воздуха. Фронтальная поверхность (поверхность холодного клина) очень пологая - тангенс угла её наклона к горизонтальной поверхности составляет всего 0,005-0,01. Поэтому восходящее движение тёплого воздуха мало отличается от горизонтального движения; как следствие облачность, возникающая над холодным клином, слабо развивается в высоту, но имеет значительную горизонтальную протяжённость. Такие облака называют облаками восходящего скольжения. В нижнем и среднем ярусах это слоисто-дождевые и высокослоистые облака, а в верхнем ярусе - перисто-слоистые и перистые (понятно, что облака верхнего яруса образуются уже далеко за линией атмосферного фронта). Горизонтальная протяжённость облаков восходящего скольжения может измеряться сотнями километров.
Образование облаков происходит также и над холодным атмосферным фронтом - когда наступающая холодная воздушная масса подвигается под массу тёплого воздуха и тем самым поднимает её. В этом случае наряду с облаками восходящего скольжения могут возникать также кучевые облака.
Четвёртая причина подъёма воздушных масс - циклоны. Воздушные массы, двигаясь вдоль поверхности земли, закручиваются к центру депрессии в циклоне. Накапливаясь там, они создают перепад давления по вертикали и устремляются вверх. Интенсивный подъём воздуха вплоть до границы тропосферы приводит к мощному облако-образованию - возникают облака циклонического происхождения. Это могут быть слоисто-дождевые, высокослоистые, кучево-дождевые облака. Из всех таких облаков выпадают осадки, создавая дождливую погоду, характерную для циклона.
По книге Л. В. Тарасова «Ветры и грозы в атмосфере Земли». - Долгопрудный:
ИД «Интеллект»
, 2011.
Информация о книгах издательского дома «Интеллект» - на сайте
Кучевые облака (лат. Cumulus) - отдельно расположенные, плотные, с резкими очертаниями облака, развивающиеся по вертикали, и имеющие белые кучевообразные или куполообразные вершины и плоские более темные (синеватые или сероватые) основания. При сильных порывах ветра края облаков часто разорванные.
Образуются кучевые облака в нижней и частично в средней тропосфере при развитии конвекции в охлажденных воздушных массах, а также в теплое время года в воздушных массах над прогревшейся сушей. На высоту нижней пограничной линии кучевых облаков сильно влияет влажность приземного воздуха, во влажных воздушных массах высота составляет от 800 до 1,5 км, а в сухих воздушных массах (пустынях и степях) - от 2000 до 4000 м. Вертикальная протяженность облаков варьирует от сотни метров до тысяч метров. Располагаются кучевые облака на небе как отдельными редкими облаками, так и значительными скоплениями, закрывая практически весь небосвод. Разрозненные кучевые облака беспорядочно разбросаны по небу, но могут образовывать цепочки или гряды, при этом их основания расположены на одном уровне. Состоят кучевые облака по всей толщине из капель воды, которые более крупные на вершине облака и мелкие у основания. При температурах ниже нуля градусов капли находятся в переохлажденном состоянии. Центральная часть кучевых облаков целиком закрывает солнце, а края все же просвечиваются. Осадки обычно не выпадают. В умеренных широтах могут иногда выпадать отдельные крупные капли дождя, иногда может пройти кратковременный редкий дождь.
Виды кучевых облаков
Кучевые облака делят на четыре вида:
1. Плоские (как бы приплюснутые) - наиболее изменчивые облака, довольно плотные, с четкими горизонтальными основаниями и с малым вертикальным развитием.
2. Средние - плотные облака, с четкими контурами и с вершинами из клубков, с умеренным вертикальным развитием.
3. Мощные - с выраженным вертикальным развитием, часто в форме высоких башен с множественными выступами.
4. Разорванные - небольшие облака с разорванными краями и быстро изменяющимися очертаниями.
Плоские, средние и разорванные виды облаков - это коллоидально-устойчивые облака, которые не образуют осадков. Из мощных кучевых облаков выпадают слабые или умеренные осадки, особенно в тропиках.
Процесс развития кучевых облаков происходит при переходе от плоских или разорванных облаков к средним и мощным, а конечной фазой могут выступать кучево-дождевые облака. Из кучево-дождевых облаков всегда выпадают осадки в виде сильных ливней, иногда с градом, они являются грозовыми облаками. В этих облаках почти всегда присутствуют ледяные кристаллы и жидкая вода, что провоцирует мощные электрические явления.
Похожие материалы:
Облака летают по небу, высоко над нашими головами. Они часто приковывают к себе взгляды взрослых и детей. Нет ничего удивительного в том, что у вас может возникнуть множество вопросов о том как появляются облака, из чего они состоят, как парят в небе, какие бывают и т.д. В этой статье вы получите ответы на все эти вопросы и сможете удовлетворить свое любопытство.
Из чего состоят облака?
Облака состоят из множества крошечных капелек воды или кристалликов льда, парящих в небе на разных высотах.
Как формируются облака?
Поскольку Солнце нагревает воду, она превращается в газ, называемый водяным паром. Этот процесс называется испарением. Когда водяной пар поднимается к небу, он охлаждается. Чем выше, тем прохладнее воздух. В конце концов, пар становится достаточно прохладным и конденсируется в капельки воды образовывая облака, которые мы наблюдаем на небе.
Как облака парят по небу?
Облака легче, чем окружающий воздух. Это означает, что они могут буквально плыть по небу. При этом потоки воздуха способны увеличивать их скорость.
Когда облака накапливают много влаги, и становятся тяжелыми, начинается дождь, град или снег.
Где встречаются облака?
Схема основных слоев атмосферы Земли
Все основные типы облаков парят в тропосфере; это самая низкая часть , наиболее близкая к Земле. Над тропосферой находится стратосфера, а выше - мезосфера, термосфера и экзосфера.
Почему облака разные?
Существует 10 основных видов облаков:
Кучевые облака
Они выглядят как пушистые шарики из ваты. Как правило, кучевые облака встречаются в спокойные ясные дни и указывают на хорошую погоду. Однако при определенных условиях они могут стать грозовыми.
Слоистые облака
Это плоские, серые, безликие слои, которые часто находятся близко к поверхности Земли, скрывая облака выше. Иногда они могут вызвать легкий дождь. Туман - это просто слоистое облако, которое опустилось до уровня поверхности земли. И когда вы идете в туманную погоду, вы фактически проходите через облака.
Слоисто-кучевые облака
Слоистые облака могут распадаться, образуя кучевые облака. Или несколько кучевых облаков способны соединяться вместе, образуя слои. Расстояние между ними характеризует этот тип, как слоисто-кучевые облака.
Высокослоистые облака
Высокослоистые облака находятся в середине тропосферы. Они обычно тоньше и легче, чем слоистые. Если внимательно посмотреть на небо, сквозь такое облако можно увидеть солнечные лучи.
Высококучевые облака
Подобно высокослоистым, высококучевые облака находятся в середине тропосферы. Однако есть разница, высококучевые облака значительно меньше кучевых и состоят как из кристаллов льда, так и капелек воды.
Перистые облака
Перистые облака - это облака самого высокого уровня, состоящие целиком из кристалликов льда. Это тонкие облака, которые выглядят как хвост лошади.
Перисто-кучевые облака
Это кучевые облака на высоте перистых. Перисто-кучевые облака состоят исключительно из кристалликов льда. Они похожи на маленькие рыбные чешуйки в небе.
Перисто-слоистые облака
Перисто-слоистые облака находятся высоко в небе. Они могут вызвать прекрасные оптические феномены, такие как Гало. Солнце по-прежнему сияет ярко сквозь эти слои, несмотря на то, что небо может быть полностью ими покрыто.
Слоисто-дождевые облака
Слоисто-дождевые облака производят длительный дождь или снег, который может быть легким, или умеренным. Эти высокие слоистые облака существуют на низких и средних уровнях тропосферы.
Кучево-дождевые облака
Также известные как «короли облаков», кучево-дождевые облака несут ответственность за очень сильный дождь и град. Осадки выпадают за короткий промежуток времени.
Это также единственные облака, которые могут генерировать молнию и гром. Кучево-дождевые облака очень высоки и часто распространяются на разных слоях неба.
Как различить в небе кучевые, высококучевые и перисто-кучевые облака?
Различить эти типы облаков можно с помощью руки. Протяните руку в сторону облака и сожмите пальцы в кулак. Если облако будет больше, чем кулак - это кучевое облако.
Если облако меньше, чем кулак, отведите в сторону большой палец. Когда облако больше пальца - это высококучевое, а если оно меньше - это, скорее всего, перисто-кучевое облако.
Почему облака белые?
Облака белые, потому что капли внутри них больше, чем частицы в вокруг. Это делает капельки облаков способными рассеивать и разбивать свет на различные цвета, которые затем объединяются в белый цвет.
Облака выглядят серыми, когда становятся достаточно плотными, чтобы не пропускать солнечные свет.
Что такое конденсационный след от самолета?
Конденсационный след образуется, когда самолеты проходят через прохладный воздух. Выброс теплого, влажного воздуха из выхлопной трубы самолета вызывает на своем пути облачную тропу.
Как определить погоду по облакам?
Сложно точно предсказать погоду с помощью облаков, однако по некоторым признакам это можно сделать! Если облака высокие, темные и покрывают все небо, дождь будет продолжительный. В случае, когда большая часть неба голубая, можно ожидать небольшой дождь.
Если кучевые облака становятся все выше и выше, вы можете наблюдать резкие ливни вечером или даже гром и молнию. Однако это зачастую происходит в жаркие и влажные дни.
