О б л а к а

О Б Л, А К А

На небе никогда не бывает совершенно одинаковых «картинок», кроме тех случаев, когда оно чисто и безоблачно: внешний вид облаков, их различия зависят от того, в каких условиях и как они образовались.

РОЖДЕНИЕ ОБЛАКА.

Все разнообразие облаков существует благодаря одному и тому же процессу — конденсации невидимых глазу газообразных частиц воды (водяного пара) в атмосфере. В отличие от других газов водяной пар при понижении температуры может переходить в жидкое состояние (тогда он превратится в мельчайшие капельки воды) или в твердое (в таком случае из пара образуются снежинки или кристаллики льда). Этот процесс называется конденсацией. Маленькое рукотворное облако легко создать в домашних условиях: надо просто вскипятить чайник. Когда заструится пар, из него образуется комнатное облачко, которое отличается от настоящего только размерами.

А почему же в атмосфере образуются облака? Известно, что в сосуд можно налить лишь столько воды, сколько в него поместиться, а излишек будет выливаться через край. Аналогично и в воздухе может находиться лишь ограниченное количество водяного пара, а его избыток должен удалиться, т. е. сконденсироваться. Чем холоднее воздух, тем меньше водяного пара он содержит; поэтому если в воздух с большим количеством водяного пара охладить, то часть пара окажется лишней. Именно это можно наблюдать над носиком чайника: конденсация начинается не у самого носика, а чуть выше, там, где горячий влажный воздух, выходящий из него, соприкасается с более холодным воздухом кухни.

Но одного охлаждения воздуха недостаточно. Необходимо чтобы в нем были какие-нибудь твердые частицы, которые послужат ядрами конденсации. Ими могут быть пылинки, песчинки, кристаллики соли из брызг морской воды, снежинки. В природе идеально чистого воздуха не бывает, на этих частицах и начинает скапливаться влага, это подобно тому, как из перенасыщенного раствора соли выпадают кристаллы и налипают на опущенную туда нитку. Не случайно над большими городами, где в воздух выбрасывается много разнообразных примесей, облаков обычно всегда бывает больше, чем в дали от них.

ВЕЧНОЕ ОБНОВЛЕНИЕ.

Означает ли это, что облако представляет собой некий постоянный объем воздуха, в котором находится сконденсированный пар? Не совсем так. Облачко висит над чайником почти неподвижно, хотя струя горячего воздуха проходит сквозь него с большой скоростью. Так и в кучевом облаке воздух постоянно поднимается снизу вверх. Приблизительно за полчаса воздух в кучевом облаке целиком обновляется, проходя сквозь него и теряя часть водяного пара. В других облаках происходит то же самое, только гораздо медленнее, и воздух при этом не всегда движется снизу вверх. Так что облако — это скорее не постоянный объект, а процесс, причем все время меняющийся.

В теплый летний день интересно наблюдать за тем, как облака непрерывно перерождаются на глазах. Но на самом деле тот, кто смотрит на белую клочковатую массу на небе, следит не за одним и тем же объемом воздуха, а за воздушным потоком, который помог сконденсироваться водяному пару. Таким образом, облака представляют собой как бы гигантские агрегаты для извлечения водяного пара из воздуха.

ТРИ ЯРУСА ОБЛАКОВ.

Если охладить воздух и добавить в него ядра конденсации, то получится облако. В небесном алфавите всего лишь десять основных типов облаков. Облака каждого типа располагаются в атмосфере на определенных ярусах: верхнем, среднем и нижнем.

Облака верхнего яруса находятся на высоте 5−13 км (в полярных широтах 3−8 км, в тропических 6−18км). Это перистые облака, перисто-кучевые и перисто-слоистые. Обычно все они имеют ярко-белую окраску и состоят из кристалликов льда, которые образуются при сублимации водяного пара. Солнце и луна хорошо видны сквозь эти облака.

Облака среднего яруса встречаются на высотах от 2 до 8 км (в полярных широтах до 4км). Это высококучевые и высокослоистые. Эти облака состоят из смеси капель и кристалликов льда или снежинок.

Облака нижнего яруса (на высотах до 2км) чаще всего непроницаемые для солнечных лучей. К ним относятся: слоистые, слоисто-кучевые, слоисто-дождевые, кучевые и кучево-дождевые.

Облака нижнего яруса состоят из капель воды, а при температуре ниже нуля — из смеси ледяных кристалликов и снежинок. Кучево-дождевые облака поднимаются на такую высоту, где и летом температура ниже нуля, поэтому в них образуются ледяные ядра.

СВЕРХВЫСОКИЕ ОБЛАКА.

Встречаются облака, располагающиеся гораздо выше верхнего яруса. Это перламутровые (от 20 до30км) и серебристые (от 75 до 90км). Эти облака можно наблюдать редко и только в высоких широтах (Антарктика и Антарктида). Многое в природе этих облаков еще не ясно, например, как переносится на такие высоты водяной пар; что служит ядрами конденсации, хотя понятно, что без сублимации водяного пара они бы не возникли.

В одних районах облаков почти нет, а в других они закрывают небо круглый год. Такая неравномерность облачного покрова объясняется тем, что существуют мощные воздушные течения, проносящиеся над материками океанами. В одном месте эти воздушные течения насыщаются влагой, а в другом — отдают ее, образуя облака, для появления которых воздух должен быть достаточно влажным. Кроме того для возникновения облаков воздух должен охладиться, либо поднимаясь вверх, либо перемешиваясь с более холодным воздухом. Если воздушные потоки поднимаются, приближаясь к горам, то в предгорьях и на горных склонах будет формироваться облачность, а там где воздух, наоборот, стекает с гор вниз, облаков почти не бывает.

Продолжительная пасмурная погода обычно наблюдается при прохождении атмосферных фронтов — зон соприкосновения теплого и холодного воздуха, в которых теплый воздух, будучи более легким, поднимается вверх над холодным и охлаждается, взаимодействуя с ним. Частота появления фронтов в конкретных районах нашей планеты еще определяется глобальной циркуляцией атмосферы — системой перемещения потоков воздуха над всем земным шаром.

ОБЛАКА — ИСТОЧНИК ВЛАГИ.

Облака образуются из воды, испарившейся с суши и из океанов, которая возвращается назад в виде дождя и снега. Без осадков не было бы озер, рек, а соответственно и пресной воды, поскольку при испарении вода очищается — все растворенные в ней вещества остаются на поверхности океана или суши, и в атмосферу поступает только чистый водяной пар. Кроме того дожди и снег очищают загрязненный воздух, вымывая из него примеси, что особенно важно в больший городах.

ОБЛАКА — ТЕПЛОВАЯ МАШИНА АТМОСФЕРЫ.

Для климата очень важно то, что при образовании облаков выделяется очень большое количество энергии. Например доя того чтобы испарить 1 литр воды необходимо затратить 2,5 млн. Дж (этого количества воды достаточно чтобы нагреть от 0 до 100С 6 литров воды. При конденсации водяного пара, такое же количество энергии снова выделяется в окружающий воздух, нагревая его. Одно кучево-дождевое облако, имея огромную массу, за час выделяет больше тепла, чем ядерный взрыв средней мощности! Однако влага испаряется внизу, на поверхности земли, а конденсируется на больших высотах, поэтому облака выполняют очень важную работу, перенося излишек тепла снизу вверх.