Какие бывают тучи. Необычные виды облаков

Облако как явление природы (Реферат, сделанный школьником 10 класса)

В толковом словаре В. Даля дано короткое и в то же время достаточно точное определение облака: «Облако - туман в высоте». Как и туман, облако представляет собой взвесь в воздухе мелких и мельчайших капелек воды. Наряду с водяными капельками в облаке могут находиться также мелкие кристаллики льда. Облако может целиком состоять из таких кристалликов.

Различаются облака между собой ещё и своей видимой толщиной, высотой над землёй, площадью распространения и окраской. Словом, разнообразие их велико.

Классификация облаков

Согласно международной классификации облака по внешнему виду делятся на 10 основных форм, а по высотам – на 4 класса.

1. Облака верхнего яруса – располагаются на высоте от 6 км и выше, представляют собой тонкие белые облака, состоят из ледяных кристаллов, имеют маленькую водность, поэтому осадков не дают. Мощность мала – 200 – 600 м. К ним относятся:

    перистые облака, имеющие вид белых нитей, крючков. Являются предвестниками ухудшения погоды, приближения теплого фронта (рис.2г);

    перисто-кучевые облака – мелкие барашки, мелкие белые хлопья, рябь;

    перисто-слоистые имеют вид голубоватой однородной пелены, которая покрывает все небо, виден расплывчатый диск солнца, а ночью - вокруг луны возникает круг гало.

2. Облака среднего яруса – располагаются на высоте от 2 до 6 км, состоят из переохлажденных капель воды в смеси со снежинками и ледяными кристаллами. К ним относятся:

    высоко-кучевые , имеющие вид хлопьев, пластин, волн, гряд, разделенных просветами. Вертикальная протяженность 200 - 700 м., осадки не выпадают (рис.2 в);

    высоко-слоистые представляют собой сплошную серую пелену, тонкие высоко-слоистые имеют мощность – 300 - 600 м, а плотные – 1 - 2 км. Зимой из них выпадают обложные осадки.

3. Облака нижнего яруса располагаются от 50 до 2000 м, имеют плотную структуру. К ним относятся:

    слоисто-дождевые , имеющие темно-серый цвет, большую водность, дают обильные обложные осадки. Под ними в осадках образуются низкие разорванно-дождевые облака. Высота нижней границы слоисто-дождевых облаков зависит от близости линии фронта и составляет от 200 до 1000 м, вертикальная протяженность 2 - 3 км, сливаясь часто с высоко-слоистыми и перисто-слоистыми облаками;

    слоисто-кучевые состоят из крупных гряд, волн, пластин, разделенных просветами. Нижняя граница 200 - 600 м, а толщина облаков 200 - 800 м, иногда 1 - 2 км. Это облака внутримассовые, в верхней части слоисто-кучевых облаков наибольшая водность. Осадки из этих облаков, как правило, не выпадают (рис 2 б);

    слоистые облака представляют собой сплошной однородный покров, низко нависший над землей с неровными размытыми краями. Высота бывает 100-150 м и ниже 100 м, а верхняя граница – 300-800 м. Могут опускаться до земли и переходить в туман (рис 2 а);

    разорванно-слоистые облака имеют нижнюю границу 100 м и ниже 100 м, образуются в результате рассеивания тумана. Осадки из них не выпадают.

4. Облака вертикального развития. Нижняя граница их лежит в нижнем ярусе, верхняя достигает тропопаузы. К ним относятся:

    кучевые облака – плотные облачные массы, развитые по вертикали с белыми куполообразными вершинами и с плоским основанием. Нижняя граница их порядка 400 - 600 м и выше, верхняя граница 2 - 3 км, осадков не дают (рис 2,д);

    мощно -кучевые облака представляют собой белые куполообразные вершины с вертикальным развитием до 4 - 6 км, осадков не дают;

    кучево-дождевые (грозовые) являются самыми опасными облаками, представляют собой мощные массы клубящихся облаков с вертикальным развитием до 9 - 12 км. С ними связаны грозы, ливни, град (рис 2 е, ж).

Облака переносятся ветрами на огромные расстояния, в результате чего осуществляется постоянный влагообмен между различными областями нашей планеты. Крайне упрощенная схема влагообмена такова: вода из моря попадает в облака, образующиеся над поверхностью моря, затем ветры переносят эти облака на материк, где они изливаются дождями, наконец, через реки вода возвращается обратно в море.

Облачный покров нашей планеты достаточно велик. Облака покрывают в среднем около половины всего небосвода. В них содержится во взвешенном состоянии 10 12 кг воды (льда).

В зависимости от причин возникновения различают следующие виды облачных форм:

    Кучевообразные . Причина их возникновения - термическая, динамическая конвекция и вынужденные вертикальные движения. К ним относятся: а) кучевые б) кучево-дождевые в) мощно-кучевые г) высоко-кучевые д) перисто-кучевые

    Слоистообразные возникают в результате восходящих скольжений теплого влажного воздуха по наклонной поверхности холодного вдоль пологих фронтальных разделов. К этому виду относятся облака: а) слоисто-дождевые б) высоко-слоистые в) перисто-слоистые г) перистые

    Волнистые возникают при волновых колебаниях на слоях инверсии и в слоях с небольшим вертикальным градиентом температуры. К ним относятся: а) слоисто-кучевые б) высоко-кучевые, волнистые в) слоистые г) разорванно-слоистые.

Существует еще одна важная характеристика – облачность , т.е. количество облаков – число условных частей неба, закрытых облаками. Раньше такое число выражалось в баллах (от 0 до 10), сейчас принято выражать в октантах (от 0 до 8).

На рисунке 1 перечисленные типы облаков схематически изображены все вместе, что позволяет представить себе в целом структуру облачного покрова. Все эти облака образуются в пределах нижнего слоя атмосферы, называемого тропосферой. В более высоких слоях атмосферы облаков почти нет; лишь на высотах около 30 км можно обнаружить перламутровые облака да на высотах около 80 км - серебристые облака. Перламутровые облака очень тонкие, они просвечивают; в сумерки вблизи солнца они окрашиваются в красный, золотистый и зеленоватый цвета. Серебристые облака также очень тонкие. Они светятся серебристым цветом ночью, вскоре после захода солнца или незадолго до восхода. Это рассеянный облаками солнечный свет.

Строение земной атмосферы. В известном смысле земную атмосферу можно уподобить слоеному пирогу, она состоит из ряда слоев или, точнее говоря, ряда вложенных одна в другую сфер. Разделение на слои (сферы) проводят, учитывая характер изменения температуры атмосферного воздуха с высотой. На рисунке 3 выделены четыре слоя атмосферы тропосфера, стратосфера, мезосфера, гермосфера - и изображена кривая, отражающая изменение температуры воздуха с высотой.

По мере подъема от поверхности земли температура воздуха сначала убывает. Это известно всем - ведь вершины высоких гор круглый год покрыты снегом и льдами. Тот, кто летал на авиалайнерах, неоднократно слышал сообщения бортпроводниц о том, что температура воздуха за бортом самолета 60-70 градусов мороза. Напомним, что современные авиалайнеры летают на высотах 8-10 км.

Оказывается, уменьшение температуры воздуха с высотой происходит лишь до определенных высот до 17 км над тропиками и 10 км над полярными областями. Эти числа как раз и определяют высоту верхней границы тропосферы (она зависит от географической широты). Температура воздуха на границе тропосферы составляет над тропиками около -75°С, а над полюсами около -60°С.

К тропосфере примыкает стратосфера. В стратосфере температура воздуха при подъеме сначала остается постоянной (до высот 25- 30 км), а затем начинает возрастать - вплоть до высоты 55 км, отвечающей верхней границе стратосферы; при этом температура достигает значений, близких к 0°С. В следующем атмосферном слое- мезосфере температура снова начинает уменьшаться по мере подъема; она падает до -100°С и даже до -150°С на уровне верхней границы мезосферы, имеющей высоту около 80 км. Еще выше начинается термосфера; здесь температура по мере подъема возрастает.

Итак, в тропосфере температура воздуха с высотой уменьшается, в стратосфере температура сначала не меняется, а затем растет, в мезосфере она снова уменьшается и, наконец, в термосфере снова начинает расти. Заметим, что слово «тропосфера» происходит от греческого «тропос», означающего «поворот»; над тропосферой совершается первый поворот температуры. Атмосфера действительно напоминает слоеный пирог: слои, где температура понижается, чередуются со слоями, где она повышается.

Происхождение такого «слоеного пирога» нетрудно объяснить. Ведь снизу атмосфера подогревается земной поверхностью, а сверху солнечным излучением; поэтому ее температура должна возрастать при приближении как к поверхности земли, так и к верхней границе атмосферы. В результате температурная кривая должна, казалось бы, иметь вид, показанный на рисунке 3 пунктиром. В действительности же температура изменяется с высотой не по пунктирной, а по непрерывной линии и обнаруживает некоторое увеличение в области стратосферы. Это повышение температуры вызвано поглощением ультрафиолетовой составляющей солнечного излучения в слое озона (О 3), который занимает интервал высот примерно от 20 до 60 км.

Для образования облаков надо, чтобы воздух был влажным (или, во всяком случае, не слишком сухим) и чтобы происходило достаточно сильное понижение температуры воздуха. Наиболее влажен воздух вблизи земной поверхности, в тропосфере. К тому же в тропосфере температура воздуха с высотой уменьшается. Поэтому неудивительно, что почти весь облачный покров Земли сосредоточен в пределах тропосферы. Серебристые облака образуются значительно выше тропосферы - вблизи верхней границы мезосферы. Существенно, что на этих высотах температурная кривая проходит через очередной и притом относительно сильный минимум. Отметим, что на высотах вблизи максимума температурной кривой (на границе стратосферы и мезосферы) облака никогда не наблюдаются.

Адиабатическое расширение газа

Одним из главных процессов, приводящих к образованию облака, является процесс адиабатического расширения воздуха при его подъеме над поверхностью земли.

Предположим, что некоторая масса газа (в частности, воздуха) расширяется. При этом газ совершает работу А против сил внешнего давления. Пусть Q - теплота, которую газ получает извне в процессе расширения. Совершенная газом работа А и полученная им теплота Q определяют изменение внутренней энергии газа U :

U = Q - A . (1)

Это есть первое начало термодинамики; оно представляет собой не что иное, как закон сохранения энергии для рассматриваемой массы газа.

Изменение внутренней энергии газа связано с изменением его температуры. Пусть Т 1 и Т 2 - соответственно начальная и конечная температуры газа. Будем полагать, что газ состоит из двухатомных молекул и что его молярная масса есть М (для воздуха можно принять М =0.029 кг/моль). Для такого газа

где m - масса газа, кг; R - универсальная газовая постоянная, R =8,3 · Дж/(моль·К); М – молярная масса, кг/моль.

Если Q > A , то U > 0. В этом случае Т 2 > Т 1 , следовательно, газ при расширении нагревается. Если Q = A , то U = 0. В этом случае Т 2 = Т 1 - температура расширяющегося газа остается неизменной (изотермическое расширение).

Для нас интересен случай, когда можно принять Q = 0, т.е. когда можно пренебречь теплообменом между газом и окружающей его средой. В данном случае соотношение (1) принимает вид

U = - А. (3)

Видно, что теперь U < 0 и, следовательно, Т 2 < T 1 -газ при расширении охлаждается.

Рассматриваемый процесс называют адиабатическим расширением газа. При таком расширении газ не получает теплоты извне и поэтому совершает работу только за счет собственной внутренней энергии (в результате чего и охлаждается). Подставляя (2) в (3), получаем формулу, связывающую уменьшение температуры адиабатически расширяющегося двухатомного газа и работу, совершенную газом:

Приведем без вывода формулу для работы адиабатически расширяющегося двухатомного газа:

Здесь p 1 и Т 1 - начальное давление и начальная температура газа, а p 2 - его конечное давление.

Используя две последние формулы найдем, что при адиабатическом расширении воздух при подъеме на 1 км охлаждается на 6 градусов. Адиабатический температурный градиент воздуха

γ а = 0.6 о С/100 м.

О бразование облаков.

Процесс образования облака начинается с того, что некоторая масса достаточно влажного воздуха поднимается вверх. По мере подъема будет происходить расширение воздуха. Это расширение можно считать адиабатным, так как воздух поднимается относительно быстро, и при достаточно большом его объеме (а в образовании облака принимает участие действительно большой объем воздуха) теплообмен между рассматриваемым воздухом и окружающей средой за время подъема попросту не успевает произойти.

Как мы уже знаем, при адиабатном расширении газа его температура понижается. Значит, поднимающийся вверх влажный воздух будет охлаждаться. Когда температура охлаждающегося воздуха понизится до точки росы, станет возможным процесс конденсации пара, содержащегося в воздухе. При наличии в атмосфере достаточного количества ядер конденсации (пылинок, ионов) этот процесс действительно начинается. Если ядер конденсации в атмосфере мало, конденсация начинается не при температуре, равной точке росы, а при более низких температурах.

Итак, достигнув некоторой высоты Н , поднимающийся влажный воздух охладится (в результате адиабатного расширения) настолько, что начнется конденсация водяных паров. Высота Н есть нижняя граница формирующегося облака (рис. 4а). Продолжающий поступать снизу воздух проходит сквозь эту границу, и процесс конденсации паров будет происходить уже выше указанной границы - облако начнет развиваться в высоту (рис. 4б). Вертикальное развитие облака прекратится тогда, когда воздух перестанет подниматься; при этом сформируется верхняя граница облака (рис. 4в).


Теперь рассмотрим, что же заставляет воздух подниматься вверх .

Во-первых , подъем воздушных масс может происходить вследствие конвекции - когда в жаркий день солнечные лучи сильно прогреют земную поверхность, и она передаст теплоту приземным слоям воздуха (рис.5,а). В этом случае говорят об облаках конвекционного происхождения. Кучевые облака имеют чаще всего именно такое происхождение.

Во-вторых , дующий по горизонтальному направлению, вдоль поверхности земли ветер может встретить на своем пути горы или иные природные возвышения. Обтекая их, ветер переместит вверх воздушные массы (рис.5,б). Это тоже внутримассовые облака. Такое происхождение могут иметь слоистые и слоисто-дождевые облака.

В-третьих , облака образуются на теплых и холодных фронтах. Если массы теплого воздуха, перемещаясь в горизонтальном направлении, теснят холодный воздух, возникает так называемый теплый фронт. Если же наступает холодный воздух, то говорят о холодном фронте. Теплый фронт изображен схематически на рисунке 6,а, где красными стрелками показаны перемещения теплого воздуха, а черными - холодного. Вблизи границы между теплой и холодной воздушными массами возникают восходящие потоки воздуха (как теплого, так и холодного). В результате могут образоваться облака горизонтального развития всех ярусов - слоисто-дождевые, высококучевые, перистые. На рисунке 6б показан холодный фронт. Здесь образуются восходящие потоки только теплого воздуха. При этом формируются, как и на теплом фронте, облака всех ярусов. Итак, на теплом фронте наступающий теплый воздух как бы «наваливается» на стелющийся понизу холодный воздух и по нему поднимается вверх. На холодном же фронте наступающий холодный воздух проникает под теплый воздух и как бы приподнимает его.



В-четвертых , вертикальные перемещения воздушных масс могут быть связаны с циклонической деятельностью, которая, в свою очередь, связана с взаимодействием теплых и холодных фронтов.

Циклоны и антициклоны представляют собой мощные атмосферные вихри диаметром до нескольких тысяч километров и высотой 10...20 км.

Циклоны. Вблизи поверхности земли ветры направляются от периферии к центру циклона, поскольку в центре циклона давление воздуха меньше, чем на его периферии. В Северном полушарии ветры «закручиваются» к центру циклона против часовой стрелки, а в Южном - по часовой стрелке. На рисунке 7а красным изображены изобары циклона у поверхности земли; синими стрелками показано направление ветров (для Северного полушария). Стекающиеся к центру циклона воздушные массы устремляются затем вертикально вверх (рис.76). Это приводит к образованию мощных слоистых и слоисто-дождевых облаков, выпадают осадки. В верхней тропосфере возникают горизонтальные ветры, направленные по спирали от центра циклона; они выносят к его периферии воздушные массы, захваченные циклоном. Зарождение или приход уже сформировавшегося циклона всегда приводит к значительному ухудшению погоды, сопровождается длительными дождями.

Приближение центральной области циклона мы чувствуем по понижению атмосферного давления. Мы говорим: «Давление упало - пойдут дожди, будет пасмурно».

Антициклоны. Для антициклонов характерна обратная картина процессов. В центре антициклона давление выше, чем на периферии. В верхней тропосфере ветры «закручиваются» к центру антициклона, а вблизи земной поверхности - от центра; в центре возникают мощные нисходящие потоки воздуха. Опускающийся вниз воздух нагревается, относительная влажность уменьшается, облачность исчезает - устанавливается ясная погода. Недаром повышение атмосферного давления мы справедливо связываем с улучшением погоды.

Физическая природа кучевого облака .

Остановимся немного подробнее на физике процессов, приводящих к образованию обычного кучевого облака конвекционного происхождения. Такое облако имеет значительные вертикальные размеры, указывающие на то, что конвекционные потоки могут подниматься на большую высоту - значительно выше нижней границы облака. Для объяснения обратимся к рисунку 8. На нем приведены (качественно) три зависимости температуры воздуха от высоты. Зависимость 1 относится к воздуху, не участвующему в образовании облака. Этот воздух окружает облако с боков; будем считать, что в нем нет вертикальных потоков. Падение температуры с высотой отражает в данном случае естественный ход температурной кривой в пределах тропосферы. Зависимость 2 относится к поднимающемуся (и, следовательно, адиабатически расширяющемуся) сухому воздуху. При адиабатическом расширении воздух охлаждается, поэтому температурная кривая 2 опускается более круто, чем кривая 1. Следует, однако, иметь в виду, что в действительности вверх поднимается не сухой, а влажный воздух; в результате охлаждения воздуха содержащийся в нем пар будет конденсироваться (начиная с некоторой высоты Н, фиксирующей нижнюю границу облака). При конденсации пара выделяется скрытая теплота парообразования. Количество выделившейся теплоты оказывается довольно заметным. Это приводит к тому, что температура поднимающегося влажного воздуха будет понижаться с высотой медленнее, чем даже температура неподвижного воздуха (температурная кривая 3). Данное обстоятельство является весьма важным. В самом деле, с учетом конденсации пара температура поднимающегося воздуха понижается, оставаясь в то же время выше температуры окружающего неподвижного воздуха. Тот факт, что охлаждающийся воздух остается более нагретым, чем окружающая его среда, обеспечивает способность продолжать подъем все выше и выше. В результате и происходит существенное развитие облака в вертикальном направлении.

Конечно, такое развитие не может быть неограниченным. По мере того как конденсируются водяные пары, воздух становится все менее влажным; он все более подсушивается. Поэтому температурная зависимость 3 уже не реализуется; происходит переход к зависимости 2, отвечающей сухому воздуху (этот переход условно показан на рисунке 8 штриховой стрелкой). Вследствие такого перехода температура поднимающегося воздуха на какой-то высоте сравняется с температурой окружающего воздуха и даже окажется немного ниже ее. В результате вертикальное развитие облака прекратится; холодные массы воздуха, отдавшего свою влагу в облако, начнут растекаться в стороны и опускаться вниз вокруг кучевого облака, формируя характерные для таких облаков барашки.

Макрофизика и микрофизика облаков

Различают макрофизику и микрофизику облаков. Макрофизика изучает перемещения воздушных масс, приводящие к образованию, росту и испарению облака в целом. Микрофизика рассматривает микроструктуру облака, исследует процессы образования, слияния, испарения водяных капель. В частности, микрофизика изучает условия формирования тех или иных осадков.

Облака могут состоять из капелек воды (водяные, или капельные облака), ледяных кристалликом (ледяные или кристаллические облака), а также одновременно из капель и из кристалликов (смешанные облака). Водяные облака существуют не только при плюсовой температуре, но и при температурах ниже нуля (примерно до -20 о С) это переохлажденные водяные облака. Например, при -10°С облака в 50% случаев водяные, в 30% смешанные и только в 20% ледяные.

Водяные капли в облаке имеют различные диаметры - от долей микрометра до нескольких миллиметров. Ледяные кристаллики облака чаще всего имеют форму шестигранных призм-столбиков длиной порядка 0,1 мм и шестиугольных пластинок размером 0,1...0,5 мм.

Как бы ни была мала ледяная капля, она все же существенно тяжелее воздуха. Поэтому возникает вопрос: каким образом водяные капли (а вместе с тем и облако в целом) удерживаются в воздухе? Одновременно возникает и другой вопрос: при каких условиях водяные капли перестают удерживаться в воздухе и падают на землю в виде дождя?

Начнем с наиболее мелких капелек, радиус которых составляет доли микрометра. Таким капелькам не дают падать вниз беспорядочные удары со стороны молекул воздуха, находящихся в хаотичном тепловом движении. Эти удары вынуждают капельку отскакивать в самых различных направлениях; в итоге она движется по причудливо изломанной траектории (броуновское движение).

Чем массивнее капля, тем труднее молекулам воздуха отбросить ее и, следовательно, тем меньше роль броуновского движения, но больше влияние земного притяжения. Когда радиус капли становится больше микрометра, ее движение перестает быть броуновским; капля начинает падать под действием силы тяжести. И тогда «вступает в игру» новый фактор, препятствующий падению капли вниз,- сопротивление воздушной среды.

Пусть в некоторой точке пространства водяная капля радиусом R (пусть, например, R =10 мкм). В этот момент времени на каплю действует только сила тяжести Р

где ρ 0 - плотность воды, g - ускорение свободного падения (– объем капли). Под действием силы тяжести капля начинает падать вниз, ее скорость начинает расти. Одновременно возникает и начинает расти действующая на каплю сила сопротивления воздухаF . Она направлена противоположно силе тяжести и пропорциональна скорости капли u :

F = 6πη Ru , (7)

где η - коэффициент вязкости воздуха. (Вязкость , или, иначе, внутреннее трение - свойство газов и жидкостей оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой; по этой причине, например, скорость газового или жидкого потока в трубе уменьшается при переходе от оси трубы к ее стенкам.) По мере возрастания силы сопротивления F уменьшается разность Р - F , поэтому скорость падающей капли нарастает все медленнее. Когда сила сопротивления воздуха сравняется по модулю с силой тяжести, дальнейшее увеличение скорости капли прекратится, и далее капля будет падать равномерно (ведь теперь равнодействующая сила, приложенная к капле, равна нулю: Р - F = 0) . Скорость равномерного движения капли u определяется из условия Р - F = 0 с учетом (6) и (7):

Равномерно падающая капля может быть остановлена и даже подброшена вверх восходящим потоком воздуха, если вертикальная скорость потока больше скорости падения капли.

Совсем не просто ответить на вопрос, почему облако не падает на землю. Здесь надо учитывать многое: тепловое движение молекул воздуха, сопротивление воздуха, испарение капель. Надо принимать во внимание также и ряд других факторов. Так, следует иметь в виду, что с увеличением радиуса капли сила сопротивления воздуха начинает играть все более существенную роль из-за того, что относительно большие капли (радиусом более 100 мкм) при своем падении вызывают турбулентные движения в воздушной среде. Надо учитывать также, что в процессе падения радиус капли вовсе не остается неизменным: наряду с испарением происходит дополнительная конденсация пара на поверхности капли, увеличивающая ее радиус. Возможно также слияние данной капли с другими каплями или, напротив, раздробление ее на несколько более мелких капель. Одним словом, микрофизика облака оказывается достаточно сложной.

Деформированные перисто-кучевые облака.

Иногда в перисто-кучевых облаках можно наблюдать разрывы округлой формы. Такой разрыв образуется, когда в облаке температура ниже нуля, но вода еще не успела замерзнуть. Когда вода в одном месте начинает замерзать, то находящиеся рядом водяные пары быстро испаряются и конденсируются на кристаллах льда. Кристаллы льда становятся тяжелыми и под собственным весом могут осесть на землю. Таким образом и получаются деформированные перисто-кучевые облака.

Перисто-слоистые облака (Cirrostratus, Cs) - вид облаков верхнего яруса.
Цвет: белесый, полупрозрачный.
Описание и форма облака . Перисто-слоистые облака бывают в виде сплошной пелены высоко в небе. При наличии этих облаков солнце и луна плавают как будто в дымке. Прозрачность облаков может меняться в зависимости от плотности облака. При малой плотности также наблюдается эффект гало. Толщина перисто-слоистых облаков может достигать 2-6 километров.
Видимость внутри облака : 50-200 метров.
Состав и образование. Источник материала для образования перисто-слоистых облаков - целые пласты воздуха, поднимающиеся вверх в результате многоуровневой конвергенции. Облачный элемент – кристаллы льда.
Осадки из них не выпадают, но сгущение перисто-слоистых облаков может служить предвестником плохой погоды.

Какие бывают облака среднего яруса по форме:

  • Высококучевые облака,

  • Высокослоистые облака,

  • Высокослоистые просвечивающие облака.

Высококучевые облака (Altocumulus, Ac
Цвет : белый, серый или синевато-белый.
Описание и форма облака . Высококучевые облака бывают обычно в летнее время. Располагаются волнообразно или грядами в виде хлопьев или пластин. Между отдельными элементами наблюдаются просветы. Иногда вокруг этих облаков наблюдается красивое явление, называемое «иридизацией» . Это радужное окрашивание края облака.
Видимость внутри облака : 50-80 метров.
Состав и образование. Образуются, когда теплые массы воздуха поднимаются вверх. Поднятие может быть спровоцировано наступлением холодного фронта, который вытесняет нагретый у поверхности земли воздух наверх.
Предсказание погоды по облакам. Появляются после грозы или бури. Предвещают ясную погоду.

Высокослоистые облака (Altostratus, As) - вид облаков среднего яруса.
Цвет : серый или синеватый.
Описание и форма облака . Высокослоистые облака бывают в виде однородной или слегка волнистой пелены, сквозь которую слабо просвечивают солнце и луна. Высота облака варьируется от одного до четырех километров.
Видимость внутри облака : 25-40 метров.
Состав и образование. Основными облачными элементами являются кристаллы льда, снежинки, переохлажденная вода.
Предсказание погоды по облакам. Из высокослоистых облаков выпадают осадки. Это обложной дождь или снег.

Высокослоистые просвечивающие облака (Altostratus translucidus, As trans) - вид облаков среднего яруса .
Цвет : бело-синеватый.
Описание и форма облака . Отчетливо видные просвечивающиеся волнистые полосы. Солнечный и лунный диски вполне различимы. Несмотря на это, отбрасывают на землю слабую тень. Нижняя граница этих облаков находится на высоте 3-5 км. Высота облачного массива 1-2 км. Постепенно закрывают все небо сплошной пеленой.
Предсказание погоды по облакам. Из высокослоистых просвечивающих облаков также выпадают осадки, но в летний период редко достигают земной поверхности.

Какие бывают облака нижнего яруса по форме:

  • Слоистые облака,

  • Слоисто-кучевые облака,

  • Кучевые облака.

Слоистые облака (Stratus, St) - вид облаков нижнего яруса.
Цвет : темно-серый или светло-серый.
Описание и форма облака . Слоистые облака бывают в виде однородной белесой пелены, закрывающей все небо и похожей на туман. Высота облака небольшая – от нескольких десятков до сотен метров. Нижняя часть может опускаться очень низко, и тогда облако сливается с туманом. Формируется в нижнем ярусе тропосферы.
: 100-400 метров, иногда опускается до 30-90.
Предсказание погоды по облакам. Из слоистых облаков иногда выпадают осадки. Это морось или снежные зерна, в зависимости от сезона.

Слоисто-кучевые облака (Stratocumulus, Sc) - вид облаков нижнего яруса .
Цвет : серый.
Описание и форма облака . Слоисто-кучевые облака бывают в виде массивных гряд, волн, пластин. Могут быть как с просветами, так и затянуть небо сплошной волнистой пеленой. Высота слоя облаков - от 200 до 800 метров. Достаточно плотные, солнце просвечивается только по краям облаков.
Высота над поверхностью земли : от 500 до 1800 метров.
Состав . Основной облачный элемент – капли воды.
Предсказание погоды по облакам. Осадки возможны только изредка, да и то непродолжительные.

Полосатые слоисто-кучевые облака.
Цвет : серый.
Описание и форма облака . Разновидность слоисто-кучевых облаков. Примечательны тем, что располагаются на небе в виде правильных рядов или волн, разделенных просветами.
Высота над поверхностью земли : от 500 до 1800 метров.
Состав . Облачный элемент – капли воды.
Предсказание погоды по облакам. Чаще всего предвещают хорошую погоду.

Кучевые облака (Cumulus, Cu) - вид облаков нижнего яруса .
Цвет : ярко-белый.
Описание и форма облака . Плотные, вытянутые в высоту облака. Верхняя часть кучевых облаков бывает округлая или в виде круглых башенок.
Высота над поверхностью земли : от 800 до 1500 метров, изредка более двух километров.
Предсказание погоды по облакам. Если располагаются разрозненно, далеко друг от друга, то к хорошей погоде. Но если кучевые облака большие и многоэтажные, то может быть сильный ливень.

Какие бывают облака вертикального развития по форме:

  • Слоисто-дождевые облака,

  • Кучево-дождевые облака.

Слоисто-дождевые облака (Nimbostratus, Ns) - вид облаков вертикального развития .
Цвет : темно-серый, с синеватым оттенком.
Описание и форма облака . Облака накрывают землю сплошной пеленой. Слоисто-дождевые облака бывают неоднородной структуры, местами волнистой. Толщина слоя – до нескольких километров. От слоистых облаков отличаются неоднородной структурой, которая становится размытой во время дождя или снега. Но в перерывах между осадками неоднородность снова становится различима.
Высота над поверхностью земли : от 100 до 1900 метров.
Предсказание погоды по облакам. Порождают затяжные осадки.

Кучево-дождевые облака (Cumulonimbus, Cb) - вид облаков вертикального развития .
Цвет : густой темно-серый.
Описание и форма облака . Мощные плотные облака, достигающие высоты более 10 км. Облакам предшествует шквалистый ветер, ураган. Отличаются плоской вершиной - "наковальней", состоящей из кристаллов льда.
Высота над поверхностью земли : до 2000 метров.
Состав . У основания – водяные капли, а при вершине, где температура гораздо ниже – ледяные кристаллы.
Предсказание погоды по облакам. Кучево-дождевые облака бывают предвестниками плохой погоды. Приносят сильный ливень, грозу, возможен град.

На этом перечисление основных видов и форма облаков закончено, но существуют и другие, более редкие, виды. Они не могут быть причислены ни к одной из вышеописанных категорий, поэтому рассматриваются отдельно. В следующей статье мы ответим на вопрос: Какие же еще бывают облака?

Это была статья "Виды и формы облаков. Какие бывают облака?" Далее читайте:

Облака состоят из капелек воды, поднятых в небо нагретым воздухом. Вверху холоднее, чем у поверхности земли (), воздух остывает, и пар конденсируется.

Но в самом начале этого процесса капелькам необходимы мельчайшие частицы пыли, к которым могут прилипнуть молекулы воды. Их называют конденсационными зернами . Даже абсолютно чистый воздух может быть «перенасыщенным», то есть содержать излишек водяных паров, но они не могут конденсироваться в капли.

Облака, пронизанные солнечными лучами, кажутся белыми, но часто облачное небо выглядит пасмурным и серым. Значит, облака столь плотны, многослойны, что преграждают путь солнечным лучам.

Облако может показаться и совсем черным, если оно содержит много частиц пыли или копоти, что чаще всего и случается над промышленными районами.

Облака образуются в пространстве между поверхностью Земли и верхними слоями тропосферы (что это такое? ) приблизительно до высоты 14 км.

Различают три яруса тропосферы, где наиболее часто возникают определенные типы облаков, Самые высокие располагаются между 7 и 14 км и целиком состоят из кристалликов льда. Они похожи на нежную белую вуаль, перья или бахрому и называются перистыми .


Облака средних высот можно наблюдать между 2 и 7 км, они состоят из кристалликов льда и крошечных дождевых капель. К ним относятся барашки, предвещающие перемену погоды, и сплошные серые слоистые облака, сулящие ненастье.




Низко нависающие облака располагаются на высоте около 2 км и состоят уже исключительно из водяных капелек. Если по небу растянуто рваное покрывало слоисто-кучевых облаков, то погода остается хорошей, ясной. Но к тому же типу относятся и монотонные сплошные серые слоистые облака, которые часто сеют моросящий дождик, и слоисто-дождевые, всегда чреватые осадками.


Мощные кучевые облака - спутники устойчивой хорошей погоды. Порой они разыгрывают целые представления: то напоминают огромные кочаны цветной капусты, то какое - нибудь животное или даже человеческое лицо.

В детстве мы часто наблюдаем за облаками, удивляясь тому, какие они нежные, пушистые, похожие на пуховую подушку. Нам хочется понять, какое же волшебное вещество образует эту легкую и в то же время плотную структуру, такую изменчивую, что за несколько минут она превращается из жирафа в лису или из корабля в самолет.

Облака образуются из микроскопических капель воды и ледяных кристаллов. Как известно, большая часть земной поверхности состоит из воды, эта вода под воздействием тепла постоянно испаряется. Водяной пар, достигая верхних слоев атмосферы, охлаждается, образуя холодные капельки воды и крошечные льдинки. Скопление этих капелек и льдинок – и есть облака.

Они могут отличаться по цвету, цвет облаков определяет их плотность и то, как солнце их освещает. А еще они беспрерывно движутся и меняют свои очертания под воздействием ветра – не зря облака называют небесными странниками. Ученые подразделяют облака на несколько видов:

Перистые облака обитают на высоте 6-10 километров от земной поверхности. Они состоят из ледяных кристаллов и отличаются белоснежным цветом. Эти облака не слишком плотные, словно рваные, они являются предвестниками появления туч.

Перисто-слоистые облака также состоят из ледяных кристалликов, но в отличие от перистых они образуют сплошную белую пелену.

Высокослоистые облака более низкие в сравнении с перистыми, они располагаются на высоте 3-5 км от земли. В их состав входят не только кристальные льдинки, но и капли воды, и даже снежинки, поэтому из таких облаков может пролиться дождь или высыпать снег.

Слоисто-дождевые – это серые, низкие облака, которые несут с собой не только осадки, но и сильный ветер, а также холодную погоду.

Слоистые облака серого цвета покрывают все небо в пасмурный день. Они висят на высоте от 50 м до 2 км над земной поверхностью. Из них чаще всего выпадает мелкий, моросящий дождь.

Перисто-кучевые облака часто называют «барашками». Они проплывают на высоте 6-8 км и, как правило, предвещают приближение грозы.

Высоко-кучевые облака характерны для теплого времени года. Они могут быть серыми, белыми и даже синеватыми, они вспениваются волнами и грядами, разделенными просветами.

Слоисто-кучевые серые облака состоят из капель воды. Они хоть и похожи на плотные глыбы, тем не менее осадков не предвещают.

Кучевые облака напоминают снежную шапку. Летом они приносят с собой ливни, а в зимнее время – снегопад.

Кучево-дождевые облака – мощные и плотные, предвещают грозу, ливень и град.

Легкость и красота облаков часто вдохновляют поэтов использовать их образ как символ чего-то невероятно нежного, воздушного и подчас недосягаемого. Так Владимир Маяковский, желая передать то, как может грубоватая простота сочетаться с нежной лирикой, и, по сути открывая читателю истинную свою натуру, называет себя не мужчиной, а облаком в штанах в одноименной поэме.

Источник картинки: userapi.com

Облака — это взвешенные в атмосфере продукты конденсации водяного пара, видимые на небе с поверхности земли. Облака состоят из мельчайших капель воды и/или кристаллов льда (называемых облачными элементами). Капельные облачные элементы наблюдаются при температуре воздуха в облаке выше −10 °C; от −10 до −15 °C облака имеют смешанный состав (капли и кристаллы), а при температуре в облаке ниже −15 °C состав облака кристаллический. При укрупнении облачных элементов и возрастании их скорости падения, они выпадают из облаков в виде осадков.

Лентикулярные облака

Лентикулярные (линзовидные) облака (Altocumulus lenticularis)— это термин, который обозначает довольно редко встречающееся природное явление. Образование лентикулярных облаков происходит на гребнях воздушных волн или между двумя слоями воздуха. Условием формирования лентикулярных облаков является влажный воздух, который проходит через горы или горную цепь, образуя несколько крупных стоячих волн на подветренной стороне. Если температура на гребне волны падает до точки росы, содержащаяся в воздухе влага может образовывать линзовидные облака.

Характерной особенностью облаков этого вида является то, что они не двигаются, несмотря на то, что ветер может быть очень сильным. Когда поток воздуха, который движется над земной поверхностью, минует препятствия, это вызывает образование воздушных волн. Как правило, она располагаются с подветренной стороны горных хребтов, на высоте от двух до пятнадцати километров, перпендикулярно направлению ветра. Лентикулярные облака метеорологами Соединенных Штатов подразделяются на высококучевые линзообразные (ACSL), слоисто-кучевые линзовидные (SCSL) и перисто-линзовидные (CCSL). Благодаря их форме, лентикулярные облака часто принимают за неопознанные летающие объекты.



Шероховатые волны (Undulatus asperatus)

Undulatus asperatus, известные так же, как « », является формированием облаков нового типа, которое было классифицировано только в 2009 году, как отдельный вид основателем общества любителей облаков Cloud Appreciation Society. Именно он предложил ввести этот тип облаков в Международный атлас облаков из Всемирной метеорологической организации. Если это предложение будет принято, то первое образование облаков, добавленное в этот атлас с 1951 года, когда туда были внесены облака вида cirrus intortus. Название переводится с латыни приблизительно как «поднявшаяся волна»



Облака этого типа наиболее напоминают внешне волнистые облака. Несмотря на то, что они преимущественно темного оттенка и выглядят грозовыми, эти облака как правило быстро рассеиваются и не приносят грозу. Зловещего вида облака Undulatus asperatus были особенно распространены в равнинных штатах Соединенных Штатов Америки, часто их наблюдали в утренние или полуденные часы после конвективной грозовой активности.



Серебристые (ночные светящиеся или мезосферные) облака

Это довольно редко встречающееся атмосферное явление. Такие облака можно наблюдать только в глубоких сумерках. Они обычно наблюдаются в летние месяцы в широтах между 50° и 70° северной и южной широты. Эти облака состоят из кристаллов водяного льда. Это самые высокие облака в атмосфере Земли. Серебристые облака, как правило, образуются в мезосфере на высоте около 85 километров. Они слишком бледные, чтобы наблюдать их невооруженным глазом. Эти облака видны только тогда, когда освещены солнцем из-за горизонта, в то время как более низкие слои атмосферы находятся в земной тени; днем такие облака наблюдать невозможно. При этом у них настолько низкая оптическая плотность, что через них чаще всего отчетливо видны звезды. Серебристые облака вплоть до 1885 года оставались абсолютно неизученным явлением. Вплоть до настоящего времени их природа полностью не изучена.



Серебристые облака могут образовываться только при очень жестких условиях, и их появление может быть знаком происходящих в верхних слоях атмосферы перемен, которые только предстоит изучить метеорологам. В настоящее время большинство ученых, занимающихся этим вопросом, полагают, что появление серебристых облаков связано с изменением климата. В ночь после Тунгусской катастрофы 30 июня 1908 года серебристые облака повсеместно наблюдались в западной Европе и России, став источником оптических аномалий.



Деформированные перисто-кучевые облака

Для части перисто-кучевых облаков свойственен большой круговой разрыв. Такие дыры образуются, когда температура воды в облаках ниже нуля, но вода еще не замерзла в связи с отсутствием зарождения частиц льда.



Когда часть воды начинает замерзать, возникает эффект домино, в связи с процессом Бержерона, в результате чего водяной пар также замерзает и иногда оседает на землю. В результате возникает большое, часто округлой формы, отверстие в облаке. Такие облака не являются уникальными для любой географической области, и были сфотографированы на территории от Соединенных Штатов Америки до России. Из-за необычного внешнего вида, такие облака часто принимают за неопознанные летающие объекты.



«Вымяобразные» облака

Вымяобразные облака (Mammatus clouds) - это метеорологический термин, применяемый к формированиям ячеистой структуры под основанием облака. Название mammatus, происходит от латинского mamma (что означает «вымя» или «грудь»), и относится к сходству между характерной формы этих облаков и грудью женщины. Встречаются редко и преимущественно в тропических широтах, т.к. они связаны с образованием тропических циклонов.



«Вымяобразные» облака могут расходиться по небу на сотни километров в разных направлениях, а сами их образования какое-то время остаются статичными. Чаще всего «вымяобразные» облака являются предвестниками надвигающегося урагана или других экстремальных погодных условий Они часто формируются на базе кучево-дождевых облаков, но также основой для их формирования могут стать высоко-кучевые, высоко-слоистые, слоисто-кучевые и перистые облака, а также облака вулканического пепла.



Волнистые облака

Волнистые облака - облака, в возникновении которых участвуют волновые процессы в атмосфере, в противоположность слоистообразным облакам, связанным с восходящим скольжением, и кучевообразным, связанным с конвекцией.





Радужные облака

Так называемые радужные облака или радужность в облаках - относительно редко встречающееся явление. Эти облака могут быть окрашены во все возможные цвета спектра, но чаще сего цвета пастельные. Радужные облака формируются из крохотных водяных капелек практически одинакового размера. Радужные облака появляются в том случае, когда солнце занимает строго определенное положение на небе и при этом практически полностью скрыто за более плотными облаками. В результате происходящей когерентной дифракции солнечного света на тонких облаках, эти облака окрашиваются в разные цвета, поскольку лучи света разных длин волн отклоняются под разными углами.



Часто бывает так, что радужные облака через некоторое время меркнут. Радужные облака могут формироваться на основе высоко-кучевых, перисто-кучевых облаков и линзовидных облаков, и очень редко в перистых облаках.



Трубчатые облака

Трубчатые облака, которые также называют грозовым воротником или шкваловым воротом - низкие горизонтальные облака, по форме напоминающие трубу и встречающиеся довольно редко. Грозовой воротник может формироваться около наступающего холодного фронта. Если нисходящий поток воздуха от надвигающейся бури вынуждает теплый влажный воздух подниматься, то происходит его остывание ниже точки росы, вследствеи чего образуется облако. Когда это происходит одинаковым образом вдоль протяженного фронта, может возникать так называемый грозовой воротник. В таком облаке воздух вращается вокруг его длинной горизонтальной оси. Считается, что грозовой воротник не может превратиться в торнадо. В отличие от похожих выступающих облаков или шельфовых облаков, грозовой воротник полностью отделен от породивших его кучево-дождевых облаков.



Наиболее известным примером грозового воротника является или «Утренняя глория», который наблюдается в заливе Карпентария в Квинсленде, Австралия. Как правило, этот грозовой воротник находится на высоте в 100-200 метрах, может достигать значительной протяженности и быстро перемещаться. Прибрежные грозовые воротники были зафиксированы над Калифорнией, Ла-Маншем, Шетландскими островами, Литвой, Восточной Россией и другими регионами, в том числе, в Австралии, недалеко от мексиканского побережья в море Кортеса, в Уругвае, в канадской провинции Новая Шотландия и Онтарио, а также в Бразилии в заливе Coronel Vivida.



Шельфовые (выступающие) облака

Выступающие или шельфовые облака - это горизонтальные низкие клиновидные облака, которые, как правило, являются грозовыми. Выступающие облака обычно можно увидеть перед шквалом. Тем не менее, они могут быть предвестниками любого значительного фронта сравнительно холодного воздуха. Выступающие облака отличаются от грозового воротника тем, что они всегда связаны с большей облачной системой, которая находится выше.

Полярные стратосферные облака, также известные как перламутровые облака, формируются на высотах от 15 до 25 километров в холодных областях стратосферы (температура ниже -78°). Они причастны к образованию озоновых дыр, их влияние на истощение озонового слоя обусловлено тем, что они поддерживают химические реакции, которые производят активный хлор, который катализирует разрушение озона. Воздух в стратосфере очень сухой, поэтому облака в ней обычно не формируются. Но в зимний период температура стратосферы иногда опускается до таких значений, что в ней все-таки начинают формироваться облака.



Наблюдать полярные стратосферные облака можно либо вечером сразу после захода солнца, либо незадолго до появления солнца, но появляются они очень редко. Дело в том, что в стратосфере концентрация водяного пара в несколько тысяч раз меньше, чем в нижней части атмосферы (тропосфере).



Облако-шляпа

Облака-шляпы или пилеолус представляют собой небольшие, горизонтальные, высоко-слоистые облака, которые могут оказаться выше кучевых и кучево-дождевые облаков. Они образуются, когда сильные восходящие потоки действуют на влажный воздух на более низких высотах, в результате чего воздух охлаждается до точки росы. Облака этого типа являются показателями приближающихся суровых погодных условий.



Облако-шляпа может образоваться над облаком из пепла или огненного облака во время извержения вулкана.



Перистые облака

Перистые облака — раздельные, тонкие, нитеобразные облака в виде белых тонких волокон или чуть сероватых вытянутых гряд и клочьев, часто имеющие вид бородки пера, обыкновенно белого цвета; иногда располагаются полосами, пересекающими небесный свод подобно меридианам и, благодаря перспективе, кажутся тогда сходящимися в одной или двух диаметрально противоположных точках горизонта (чаще всего юго-запад и северо-восток). В рассветные и закатные часы перистые облака приобретают розовые и золотистые цвета.