Формы облаков и их названия. Откуда берутся облака? Что такое конденсационный след от самолета

Страница 2 из 4

В данной статье рассмотрено какие бывают облака по видам и формам.

Первый критерий, по которому разделяют облака при ответе на вопрос: Какие бывают облака? — это высота расположения.

В зависимости от высоты расположения бывают следующие виды облаков :

• Облака верхнего яруса (Ci, Cs, Cc) – виды облаков, находящиеся на высоте более 6000 метров от поверхности земли . Наблюдать их можно уже с расстояния в 100-200 км, появляются обычно с той стороны, откуда идет циклон;
• Облака среднего яруса (As, Ac) – виды облаков, которые бывают на высоте от 2000 до 6000 метров. От облаков предыдущего вида отличаются более крупным размером облачных элементов, окраской серого цвета и отбрасыванием тени на поверхность земли – вследствие большей плотности они слабо пропускают солнечный или лунный свет;
• Облака нижнего яруса (Cu, Sc, St) – виды облаков, расположенные на высоте менее 2000 метров. От облаков верхнего яруса отстают порой на 400-500 км, от среднего яруса – на 200-300. Отличаются темным насыщенным цветом, отбрасывают густую тень вследствие полной непрозрачности. Плывут низко в виде огромных гряд или сплошной пеленой. Из облаков нижнего яруса выпадают осадки.
• Облака вертикального развития (Ns, Cb). Нижняя часть этого вида облаков (белого, серого или темно-серого цвета) может находиться ниже 2000 метров, а вершина (всегда белого цвета) достигать уровня 6-8 тысяч метров. По внешнему виду они представляют собой плотные облачные массивы с плоскими основаниями.

Ответ на вопрос: Какие бывают облака? не исчерпывается перечислением видов облаков по высоте расположения. В свою очередь перечисленные виды облаков бывают разными по форме.

Итак, по форме облака бывают.. .

Формы облаков. Какие бывают облака?

Какие бывают облака верхнего яруса по форме:

• Перистые облака,

• Перисто-кучевые облака,

• Перисто-слоистые облака.

Перистые облака (Cirrus, Ci
Цвет: белый.
Описание и форма облака. Данные облака бывают нежного белого цвета в виде нитей, перьев, волнообразных лент. Слегка серебристого оттенка. Имеют достаточно большую протяженность по вертикали – до нескольких километров. Однако вследствие действия ветра сильно искривлены. Для перистых облаков характерно редкое, но очень красивое явление, называемое «огненной радугой» .
Видимость внутри облака : 150-500 метров.
Состав и образование . Состоят из кристаллов льда. Образуются впереди облачного массива теплого фронта или фронта окклюзии. Также характерны для антициклонической обстановки, а порою остаются от ледяных вершин (наковален) кучево-дождевых облаков.
Из перистых облаков никогда не выпадают осадки.

Перисто-кучевые облака (Cirrocumulus, Cc) — вид облаков верхнего яруса.
Цвет: белый.
Описание и форма облака . На небе барашки, барашки, барашки… Это именно они. Эти облака бывают небольшие по размеру, овальные, выстроенные в ряд, плывут они высоко-высоко над землей. Напоминают рябь на песке. Не отбрасывают теней, предвестники повышения температуры. В перисто-кучевых облаках может возникнуть эффект гало и венцов вокруг солнца и луны.
Видимость внутри облака : 200-500 метров.
Состав и образование . Источник материала для образования перисто-кучевых облаков — волновые и восходящие потоки воздуха. Облачный элемент – кристаллы льда.
Предсказание погоды по облакам. К хорошей погоде. Чаще всего развеиваются и обнажают голубое небо .

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.
Предсказание погоды по облакам. 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: Редкие виды облаков. Какие еще бывают облака?

(на высоте более 6 км) (на высоте 2 – 6 км) (на высоте менее 2км) РАЗВИТИЯ

ПЕРИСТЫЕ ВЫСОКОКУЧЕВЫЕ СЛОИСТО-КУЧЕВЫЕ КУЧЕВЫЕ

(Cirrus, Ci) (Altocumulus, Ac) (Stratocumulus, Sc) (Cumulus, Cu)

ПЕРИСТО-КУЧЕВЫЕ ВЫСОКОСЛОИСТЫЕ СЛОИСТЫЕ КУЧЕВО-ДОЖДЕВЫЕ

(Cirrocumulus, Cc) (Altostratus, As) (Stratus, St) (Cumulonimbus, Cb)

ПЕРИСТО-СЛОИСТЫЕCЛОИСТО-ДОЖДЕВЫЕ

(Cirrostratus, Cs) (Nimbostratus, Ns)

Рис. 9. Международная классификация облаков

Описание облаков

Верхний ярус

Общие признаки облаков верхнего яруса: тонкие, белые, высоко расположенные облака, имеющие вид волокнистого покрова, изогнутых перьев, волн или прозрачной белой вуали, затягивающей небо. Движение их обычно почти незаметно, сквозь них

просвечивают голубое небо и небесные светила, они не дают те-ни и из них не выпадают осадки. Иногда вокруг солнца или луны, просвечивающих через эти облака, образуется святящийся круг − гало.

Если есть и другие признаки ухудшения погоды, то часто облака верхнего яруса обычно предвещают приближение фронтов.

Перистые (Cirrus, Ci). Белые, тонкие, волокнистые облака, имеющие вид нитей, пучков, перьев, иногда изгибающихся в виде когтей. Возникают они в самой верхней части тропосферы, в умеренных широтах на высоте от 7 до 13 км, а в тропиках – до 18 км. Осадки – мелкие ледяные кристаллы образуют полосы падения, но не достигают земли.

Перисто-слоистые (Cirrostratus, Cs). Белая или чуть голубоватая пелена, однородная или слегка волокнистая; может покрывать всё небо. Эти облака также кристаллические. При наличии перисто-слоистых облаков вокруг солнца образуются так называемые гало – большие светлые круги. Это оптическое явление возникает в результате преломления солнечных лучей в кристаллах облаков.

Появление перисто-слоистых облаков служит признаком ухудшения погоды.

Эти облака образуются вследствие адиабатического охлаждения воздуха при его восходящем движении в верхней тропосфере, в зонах атмосферных фронтов. Высота основания в умеренных широтах составляет около 6 – 8 км, толщина слоя – от 0,1 до нескольких километров. Осадки из Cs не достигают земли.

Перисто-кучевые (Cirrocumulus, Cc). Белые тонкие облака, состоящие из мелких волн, хлопьев, барашков часто непосредственно переходящие в покров Сi или Cs. Обычно наблюдаются в небольшом количестве. Эти облака малоустойчивы и довольно быстро появляются, видоизменяются и исчезают. Высота основания в умеренных широтах составляет от 6 до 8 км. Толщина слоя 0,2 – 0,4 км.

Образуются перисто-кучевые облака при возникновении волновых и конвективных движений в верхней тропосфере и состоят также из ледяных кристаллов. Осадки из Cc не выпадают.

Средний ярус

Общие признаки облаков среднего яруса: светло-серые, синевато-серые, иногда белые облака в виде сплошной пелены или волн, пластин и хлопьев, значительно более крупных и массивных, чем у облаков верхнего яруса. Сквозь них солнце просвечивает слабо или совсем не просвечивает, наблюдаются метловидные полосы падения осадков, которые обычно не достигают земли, испаряясь в пути. Эти облака бывают часто связаны с холодным фронтом.

Высококучевые (Altocumulus, Ac). Белые, изредка сероватые облака в виде волн или гряд, состоящих из отдельных пластин или клубов. Высококучевые облака состоят из мелких переохлаждённых капель. Высота основания – от 2 до 6 км. Толщина слоя 0,2 – 0,7 км.

Образование высококучевых облаков обусловлено в основном волновыми движениями под инверсиями, в частности, перед холодными фронтами, волновыми движениями на слабо наклонных фронтальных поверхностях и над горными препятствиями, а также конвективными движениями в слоях выше 2 км.

Эти облака сами по себе никогда не ведут к ухудшению погоды и осадков не дают.

Высоко-слоистые (Altostratus, As). Cерая или синеватая однородная пелена, местами слегка волокнистой структуры, создаваемой полосами падения осадков. Высота основания от 3 до 5 км, толщина слоя 1 − 2 км.

Осадки из Аs выпадают, но летом обычно не доходят до земной поверхности, испаряясь в подоблачном слое воздуха. Зимой даже тонкие высокослоистые облака дают снег.

В системе облаков тёплого фронта высокослоистые облака надвигаются после перисто-слоистых и, уплотняясь, переходят в слоисто-дождевые. В облачной системе холодного фронта они приходят после слоисто-дождевых и, постепенно утончаясь, переходят в перисто-слоистые.

Нижний ярус

Общие признаки облаков нижнего яруса: низкие, серые, тяжёлые гряды, валы или пелена, закрывающая небо сплошным слоем. Солнце не просвечивает через эти облака, или изредка слабо просвечивает через их тонкие края.

Слоисто-кучевые (Stratocumulus, Sc). Серые крупные гряды (волны), разделённые просветами или сливающиеся в сплошной волнистый покров. Высота 0,5 – 1,5 км, толщина 0,2 – 0,8 км. Из плотных Sc могут выпадать слабые осадки.

Слоисто-кучевые облака состоят преимущественно из мелких капелек воды, зимой переохлаждённых. Просвечивающие слоисто-кучевые облака осадков никогда не дают и не являются признаком ухудшения погоды. Наоборот, они часто образуются при хорошей устойчивой и тихой погоде; в этом случае их образование свидетельствует только о большой влажности воздуха.

Слоисто-кучевые облака образуются в результате возникновения волновых движений в слоях инверсий, расположенных ниже 2 км, растекания кучевых облаков в слое под инверсиями ниже 2 км, а также вечером в связи с ослаблением конвекции.

Слоистые (Stratus, St). Однородный слой серого или желтовато-серого цвета, сходный с туманом, приподнятым над поверхностью земли. Иногда они сливаются с наземным туманом. Обычно закрывают всё небо, но иногда наблюдаются в виде разорванных облачных масс. Высота от 100 до 700 м, толщина их невелика – десятки и сотни метров.

Слоистые облака состоят из мельчайших капелек воды. В них могут находиться и ледяные кристаллы. Из этих облаков может выпадать морось, а зимой – снежные зёрна и ледяные иглы.

Слоистые облака образуются преимущественно в нижних слоях однородных воздушных масс. Основными процессами, приводящими к их образованию, являются: 1) охлаждение относительно тёплого воздуха при движении над холодной подстилающей поверхностью; 2) радиационное выхолаживание в ночное время суток; 3) перенос водяного пара турбулентными движениями вверх в подынверсионный слой.

Слоисто-дождевые (Nimbostratus, Ns). Представляют собой при наблюдении снизу тёмно-серый бесформенный сплошной облачный покров, иногда с синеватым оттенком, из которого выпадают обложные осадки (дождь, снег). Обычно закрывают всё небо без разрывов. Толщина этих облаков порядка нескольких километров. Они состоят из капель и ледяных кристаллов. Высота нижней границы от 100 м до 1 км, толщина − 2 – 5 км. Из Ns выпадают дожди.

Экология

Если ваши знания об облаках ограничиваются "белыми" и "пушистыми", пора познакомиться со всем разнообразием этого удивительного природного явления.

Природа создала множество видов облаков разных форм, размеров и цветов .

При этом некоторые встречаются настолько редко, что возможно единственный случай увидеть их - это познакомиться с ними в этой статье.

Красивые облака

Валовые облака

Валовые или трубчатые облака связаны с грозой или холодным атмосферным фронтом. Они, как правило, низко расположены и имеют форму труб или рулонов.

Перламутровые облака

Эти облака образуются на большой высоте до 30 км. Перистые облака можно наблюдать в полярных регионах возле полюсов, где они приобретают переливчатый цвет.

Вымеобразные облака

Вымеобразные облака (Mammatus ) это редкие облака в виде ячеек, которые формируются после грозы. Вопреки распространенному мнению, такие облака не предвещают надвигающийся ураган, несмотря на зловещий вид.

Небо и облака (фото)

Лучистые облака

Эти облака сложно увидеть невооруженным глазом и лучше всего наблюдать из космоса. На снимках со спутника видна структура, похожая на листик или колесо, выделяющееся на фоне неба.

Шельфовые облака

Когда смотришь с Земли на шельфовые облака, они кажутся низкими и клинообразными. Эти облака появляются при сильных грозах и обычно прикреплены к родительскому облаку, которое расположено прямо над ними.

Облако-медуза

Облако Altocumulus castellanus или облако-медуза выделяются своим неординарным видом и формируются, когда влажный воздух "застревает" между двух слоев сухого воздуха.

Облако "пробитое отверстие"

Эти огромные круглые разрывы формируются, когда температура воды в облаках ниже нуля, но вода еще не замерзла. Часто их принимают за НЛО.

Облака в горах

Облако-шляпка

Облака-шляпки это высоко парящие облака, которые располагаются над верхушкой более крупного облака. Примером может быть облако-шляпка над вулканом Сарычева на Курилах, которое сформировалось над вулканическим пеплом во время извержения.

Волнистые облака

Эти облака, как правило, формируются волнами воздуха, которые проходят над горными хребтами.

Огненные облака

Пирокумулятивные или огненные облака представляют собой кучевообразные облака, которые вызваны огнем или вулканической активностью.

Редкие облака

Облака Undulatus Asperatus

Эти устрашающие на вид облака пока остаются загадкой для ученых. В 2009 году облака Undulatus Asperatus предложили отнести к отдельному виду облаков. Если это произойдет, то это станет первым типом облаков добавленных с 1951 года.

Утренняя глория

Это редкое явление сложно наблюдать из-за непредсказуемой природы облаков. Более того, единственное место, где возникают облака "Утренняя глория" (Morning Glory) – это на севере Австралии.

Кучевые облака

Кучево-вогнутые облака

Хотя и шельфовые и валовые облака попадают под эту категорию, сюда относятся и несколько менее известных.

"Волосатые" кучево-дождевые облака

Этот вид "зонтиков" Cumulonimbus Capillatus включает любые возвышающиеся вертикальные облака с перистой верхушкой.

Облака с наковальней

Это кучево-дождевые облака с "наковальней" характеризуются плоской верхушкой в виде наковальни. Облако может перерасти в сверхъячейку и привести к суровой погоде, например, к смерчу.

Конденсационный след

Хотя это не природное облачное формирование, эти следы пара технически относятся к перистым облакам Cirrus Aviaticus .

Перистые облака

Перистые облака Кельвина-Гельмгольца

Эти облака, названные в честь немецкого физика Германа фон Гельмгольца и британского физика Лорда Кельвина , часто указывают на атмосферную нестабильность и турбулентность для самолетов. Это удивительные горизонтальные спирали очень быстро исчезают, что затрудняет их наблюдение.

Перистые облака Cirrus spissatus

Это самые высокие из перистых облаков, которые формируются из тонких пучков кристаллов льда.

Перисто-слоистые облака

Перисто-слоистые облака Cirrostratus Nebulosus можно увидеть только, когда они освещены достаточным количеством солнечного света. Они обычно ведут к образованию радужных кругов вокруг Солнца, называемых гало.

Хотя эти облака чаще всего ассоциируют с ядерным взрывом, любой крупный взрыв может привести к образованию грибовидного облака, включая вулканическое извержение и падение метеорита.

Серебристые облака

Возможно, это один из наименее понятных видов облаков в атмосфере, который является к тому же самым высоким.

Серебристые облака , как правило, располагаются на высоте больше 80 км, находясь практически на краю космоса, и их можно увидеть только ближе к полюсам Земли.

Однако для их наблюдения условия должны совпасть должным образом. При этом Солнце должно располагаться ниже горизонта, чтобы создавать нужный угол освещения.

Вопросом «Что такое облако?» люди задавались ещё в те далёкие времена, когда по небу летали только птицы и сами облака. Википедия тогда ещё не существовала, да и «Детской энциклопедии» ещё никто не придумал, и не издал. Поэтому что только не придумывали некоторые фантазёры, чтобы объяснить это явление природы.

Из-за того, что снизу облака кажутся такими мягкими и пушистыми, было время, когда люди думали, что они состоят из пуха.

Встречались и более забавные предположения о том из чего сделаны эти небесные образования. Говорили даже, что строительным материалом белых громадин, плывущих по небу, является сладкая вата.

Конечно же, это выдумки. Из чего состоит облако, учёные узнали в конце XVIII века. Произошло это, когда человечество нашло способ подняться в небо. Тогда-то и удалось ответить на вопрос: из чего состоит облако? Выяснилось, что кажущиеся снизу белыми и плотными облака – это на самом деле обычный туман. Так что прогулки в туманную погоду представляют собой путешествие сквозь облако.
В те же годы люди узнали из чего состоят тучи. Ведь до этого их природу объясняли тоже по-разному. Но обо всём этом будет рассказано чуть позже.

Вообще облака могут состоять не только из капелек воды, как обычный туман, но и из кристалликов льда. Всё зависит от того, на какой высоте они образуются.

Чаще всего появляются облака на высоте от 6 до 20 км от поверхности нашей планеты. Эта часть атмосферы носит название тропосфера. Как раз здесь и образуются облака, состоящие из водяных капелек. Температура внутри таких образований обычно выше -10 0 С. Облака, которые образуются на этой высоте, могут иметь разную структуру и форму.

Есть и такие облака, которые появляются на свет значительно выше. Например, так называемые, перламутровые облака рождаются в 20-25 км от Земли. Однако рекордсменами являются практически невидимые без специального оборудования серебристые облака. Их колыбель находится на высоте от 70 до 80 км над уровнем моря.

Отчего и как появляются облака?

Но как образуются облака? Для детей это очень важный вопрос. Чтобы на него ответить, надо познакомиться с ещё одним интересным физическим явлением – конденсацией. Что же это такое?

Все мы не раз видели, как из носика кипящего чайника идёт пар. Если же подставить под эту струйку холодное блюдечко, то на его поверхности появятся капельки воды. Это явление и называется конденсацией.

В верхних слоях атмосферы происходят примерно такие же процессы. Водяной пар, поднимаясь всё выше и выше, охлаждается и начинает конденсироваться в капельки жидкости, из которых и формируются облака. Размер этих капелек невероятно мал – в 100, а иногда и в 1000 раз меньше 1 мм. Если же пару удастся подняться очень высоко, то он перейдёт не в жидкое, а в твёрдое состояние. Поэтому в самых верхних слоях атмосферы облака и состоят из мельчайших кусочков льда.

Но чтобы пар начал конденсироваться только понижения температуры недостаточно. Центром каждой капельки или кристаллика является мельчайшая пылинка, вокруг которой и собралась влага.

Кстати, именно по этой причине над городами, где много машин или больших заводов часто можно наблюдать очень большие облака. Ведь в таких местах разных загрязняющих воздух частиц в атмосфере значительно больше, чем в малозаселённых районах нашей планеты.

Почему облака летают?

С поверхности Земли облака кажутся такими лёгкими и воздушными. На самом деле они могут весить много тонн. Как же целое облако воды, состоящее из огромного скопления водяных капелек держаться в воздухе? Всё очень просто. Размер каждой капельки настолько мал, что даже небольшого поток воздуха, поднимающийся от Земли, останавливает их падение.

Учёные подсчитали, что скорость восходящего потока для удержания облака может быть всего 50 см в секунду. Если перевести это число в более понятную форму, то получится очень маленькая величина – 1,8 км/ч. А это гораздо меньше скорости пешехода.

Какие бывают облака?

Красивые белые горы, плывущие по ярко-голубому небу, всегда радуют глаз. Но почему они кажутся именно такими?
Оказывается, чем больше солнечного света проходит сквозь облака, тем белее они кажутся нам с Земли. Серое пасмурное небо означает только то, что облачный слой очень плотный и лучи солнца сквозь него практически не проходят. А вот чёрные тучи чаще всего просто содержат много пыли. Облачные образования такого цвета часто появляются опять же над промышленными районами, где загрязнение воздуха наиболее сильное.

Но облака различаются не только по цвету, но и по форме. Общепринятое название облаков, как правило, и описывает их внешний вид. Хотя учёные и придумали очень сложную классификацию облачности, чётко можно выделить только три вида облаков.

Именно этот вид скопления водяных паров в небе мы чаще всего и называем облаками. Это те самые ослепительно белые громадины, плавно меняющие свою форму. Именно за ними люди любят наблюдать, представляя, на кого они похожи. Такая облачность совершенно не напрягает. И это не удивительно, ведь кучевые облака – спутники хорошей погоды.

Слоистые облака уже не так прекрасны. Чаще всего они серого цвета самых разных оттенков. Такие облака достаточно плотны и состоят исключительно из готовых к падению на Землю капель. Плавают они не так уж и высоко над поверхностью. В этом случае высота облаков над землей примерно 1-2 км.

Если небо покрыли слоистые облака вперемешку с кучевыми, то ничего страшно – погода вряд ли испортится. Такой вид облачности часто ещё называют слоисто-кучевые облака. Кстати, именно подобный вид облаков предстаёт перед мысленным взором, когда нужно ответить на вопрос: «Что такое облачность?». А вот сплошное серое покрывало всегда наводит на мысль о долгом и нудном дожде.

А этот вид облаков располагается достаточно высоко. Их можно наблюдать примерно на семи километровой высоте. Похожи они на барашки или размазанные в небе мазки масляной краски.

Такая облачность говорит о скорой перемене погоды не в лучшую сторону. Кстати, наиболее фотогеничны именно перистые облака. Фото, на которых они присутствуют, выглядят невероятно эффектно.

Облака очень тяжёлые. В среднем их вес составляет около 10 тонн. Кроме того, они ещё имеют и огромные размеры. Одно облако может тянуться на расстояние более 10 км, а грозовые облака могут простираться на такое же расстояние в высоту.

Продолжительность «жизни» облаков зависит от влажности воздуха. При нормальной влажности облако может существовать очень продолжительное время. А вот при низкой, капельки воды, из которой состоит облако, начнут быстро испаряться и прожить оно может не более 15 минут.

Трудно представить, глядя на проплывающие по небу облака, что это чудо природы можно создать в домашних условиях. Хотя на самом деле настоящее облако можно сделать искусственно. Правда, для этого понадобится специальное оборудование. Придумал, как сделать облака голландский художник Бернднаут Смильде. Его самодельные облака живут недолго, около 10 секунд. Но за это время их можно сфотографировать или снять момент рождения маленького облачка на видео.

Такое явление как облачность наблюдается не только на Земле, но и на нескольких других планетах Солнечной системы. Облака были обнаружены в атмосфере Венеры и Марса, а также на спутниках Сатурна – Титане и Нептуна – Тритоне.

В 2004 году несколько метеорологов и физиков объединились в составе международной организации «Общество любителей облаков». Они не только сами любуются этими причудливыми созданиями земной атмосферы, но и призывают всех поднять глаза к небу, чтобы полюбоваться прекрасными и разнообразными облаками.

Удивительно, но все про облака не знают даже учёные. Их изучение продолжается до сих пор. И в России, и в США до сих пор работают программы по выяснению всех свойств этих красивых, белоснежных, воздушных островов.

1. Классификация облаков.

2. Микрофизика облаков.

3. Световые явления в облаках.

4. Электричество облаков и осадков.

5. Суточный и годовой ход облачности.

1. Классификация облаков

Облака – одно из интереснейших явлений природы. В том сложном комплексе элементов и явлений, который объединяется понятием погода, облакам принадлежит определяющая роль. Они изменяют тепловой и радиационный режим атмосферы и тем самым оказывают большое влияние на многие стороны деятельности человека. Прежде всего – на сельское производство, лесное хозяйство, различные виды транспорта (особенно на авиацию). До сих пор облака и туманы существенно влияют на взлет, посадку и полет самолета. Полет самолета в облаках сопровождается:

сильным ухудшением видимости;

возникновением оледенения;

«болтанкой» (следствие развитой турбулентности).

Облако – видимая совокупность взвешенных капель воды или кристаллов льда, находящихся на некоторой высоте над земной поверхностью.

Облако – туман в высоте (В.И. Даль).

С точки зрения микрофизического строения принципиальной разницы между облаками и туманами нет. Но они существенно отличаются по условиям образования вертикальной мощности, водности и других параметров.

Облака – системы взвешенных в атмосфере (не у самой земной поверхности) продуктов сгущения (конденсации) водяного пара – капель воды, кристаллов льда, тех и других вместе. Они носят название облачных элементов (Метеорологический словарь, 1974).

Облака возникают в результате конденсации водяного пара в атмосфере. Они образуются либо вследствие общего увеличения влагосодержания в атмосфере, либо под влиянием понижения температуры воздуха. А в реальных условиях оба эти фактора играют роль. Понижение температуры может происходить в результате адиабатического охлаждения, излучения и турбулентного перемешивания.

Длительность существования облака может изменяться в широких пределах. Кучевое облако может существовать 10–15 минут, другое – несколько часов. Пока облако существует, в нем идет непрерывный процесс облакообразования: одни элементы испаряются, другие – выпадают, третьи – возникают заново.

Наблюдаемое в природе многообразие форм облаков во всевозможных сочетаниях является результатом сложных процессов, развивающихся в атмосфере.

По структуре облаков и связанных с ними осадков можно судить о состоянии атмосферы на данный момент и (что более важно) о ее ближайших изменениях. Кстати, до начала систематического аэрологического зондирования облака являлись важным элементом так называемой косвенной аэрологии, так как по облакам судили о процессах в нижней половине тропосферы.

Облака классифицируются по нескольким признакам:

по фазовому состоянию облачных элементов;

по форме и высоте расположения;

по происхождению.

По фазовому состоянию облачных элементов облака делятся на классы:

водяные (капельные);

смешанные;

ледяные (кристаллические).

Водяные (капельные) облака состоят только из капель. Они могут существовать как при положительных, так и при отрицательных (до -10°С и ниже) температурах. Такими являются высоко-кучевые, слоистые, кучевые.

Смешанные облака состоят из смеси переохлажденных капель и ледяных кристаллов. Они могут существовать, как правило, при температуре от -10 до -40°С. Образуются в результате возникновения кристаллов в водяном облаке, либо в результате попадания кристаллов в водяное облако извне. Смешанные облака дают осадки. Это высоко-слоистые, слоисто-дождевые, кучево-дождевые; при низких температурах иногда также высоко-кучевые, слоистые, слоисто-кучевые.

Ледяные (кристаллические) облака состоят только из ледяных кристаллов. Они могут существовать только при температуре ниже -40°С. Это все облака верхнего яруса: перистые, перисто-слоистые, перисто-кучевые, а также вершины кучево-дождевых облаков.

По форме и высоте расположения формы облаков в тропосфере разнообразны и изменчивы. Но их можно свести к относительно небольшому количеству типов. Первая и самая удачная классификация облаков была предложена в 1803 г. английским фармакологом Люком Ховардом. До сих пор она считается непревзойденной. Она оказалась настолько простой и точной, что ее до сих пор используют метеорологи. В конце 19 века была принята международная классификация облаков. С 80-х годов 19 века при составлении классификации облаков используют фотографии. В настоящее время они объединены в Международном атласе облаков. В современном варианте международной классификации облака делятся на

Три типа: перистые, слоистые, кучевые;

Десять родов (форм) – сочетание трех типов;

В каждой форме выделяют виды, разновидности и дополнительные особенности.

Основные 10 форм облаков

По высоте расположения: облака условно делятся на три яруса: верхнего, среднего и нижнего (таблица 8). А также выделяют облака вертикального развития: основание этих облаков лежит в нижнем ярусе, а вершина – в среднем или верхнем.

Таблица 8 – Высота расположения облаков разных ярусов в зависимости от широты, км

Краткая характеристика различных форм облаков

Верхний ярус – ледяные, белого цвета, не затеняющие Солнце.

Перистые облака (Ci) состоят из отдельных перистообразных элементов в виде тонких белых нитей или белых клочьев и вытянутых гряд. Они имеют волокнистую структуру и шелковистый блеск. Из-за сильных ветров они имеют характерную форму вытянутых, растрепанных «кобыльих хвостов». Имеют значительное вертикальное протяжение (порядка сотен метров).

Виды: нитевидные, когтевидные, башенкообразные, плотные, хлопьевидные.

Разновидности: перепутанные, радиальные, хребтовидные, двойные.

Перисто-кучевые облака (Сс) – высокие и пушистые, состоящие из отдельных образований (очень мелких зерен, хлопьев, шариков, завитков). Они напоминают рябь на поверхности воды или песка. Часто образуют красивые регулярные волны: «небо в барашках».

Разновидности: волнистые, дырявые.

Иногда дают полосы падения.

Перисто-слоистые облака (Cs): ледяная вуаль, тонкая, молочно-белая, прозрачная. Солнце просвечивает через них так ярко, что вокруг него появляются кольца (гало), а иногда и ложные солнца. Толщина слоя от сотен метров до километра.

Виды: нитевидные, туманообразные.

Разновидности: двойные, волнистые.

Средний ярус

Высоко-кучевые облака (Aс) на средних высотах похожи на хлопья или валики белого или серого цвета. В отличие от перисто-кучевых облаков, более высоких, у них всегда более темные края. Это достаточно тонкие облака. Для высоко-кучевых облаков характерны такие оптические явления как иризация и венцы.

Виды: слоистообразные, чечевицеобразные, башенкообразные, хлопьевидные.

Разновидности: просвечивающиеся, с просветами, двойные, волнистые, радиальные, дырявые.

Особенности: полосы падения, вымеобразный характер.

Высоко-слоистые (As) застилают небосвод целиком или частично. Через отдельные облака, менее плотные, может просвечивать Солнце или Луна. В этом случае они видны как бы через стекло, в виде размытых пятен. Это типичные смешанные облака. Дают слабые осадки. Гало не наблюдается.

Виды не различаются.

Разновидности: просвечивающие, непросвечивающие, двойные, волнистые, радиальные.

Особенности: нижняя поверхность иногда имеет вымеобразный вид; под слоем As часто наблюдаются клочья более низких облаков.

Нижний ярус

Слоисто-дождевые (Ns): серый облачный покров, часто мрачного вида, кажущийся размытым. Слой облаков более мощный, чем у высоко-слоистых, поэтому Солнце и Луна через них не просвечивают. Эти облака находятся в нижнем и среднем, а зачастую и в верхнем ярусах. Это смешанные облака: в нижней части состоят из крупных капель и снежинок, а в верхней – из мелких капель и мелких же снежинок (как и As).

Виды и разновидности не выделяются.

Особенности: полосы падения, облачные клочья.

Слоисто-кучевые (Sc) часто образуются из верхних кучевых облаков, когда те поднимаются и растекаются в стороны. Если смотреть на них с самолета, то они выглядят как волнистое одеяло из валиков и выступов с просветами. Валики, диски, плиты белого цвета но всегда с более темными участками, имеют большую протяженность, чем Ac (> 5°). Это водяные (капельные) облака, поэтому осадков они не дают.

Виды: слоистообразные, чечевицеобразные, башенкообразные.

Разновидности: просвечивающие, с просветами, непросвечивающие, двойные, волнистые, радиальные, дырявые.

Особенности: вымеобразные, структура нижней поверхности.

Слоистые (St) являются водными или смешанными, выглядят как однородный серый слой. При малой плотности через них просвечивает Солнце, при этом оно имеет четкие очертания. Из слоистых облаков может выпадать морось, а зимой – ледяные иглы, мелкий снег, снежные зерна. Мощность слоя до нескольких сотен метров.

Виды: туманообразные, разорванные.

Разновидности: непросвечивающие просвечивающие, волнистые.

Облака вертикального развития

Кучевые (Cu) плотные облака с резко обозначенными контурами. Развиваются вверх, образуя плотные белые верхушки, похожие на цветную капусту, основания облаков сравнительно темные. Вертикальная мощность варьирует в широких пределах:

у плоских – десятки и сотни метров;

у мощных – более 5 км.

Это водяные облака (состоят из капель), поэтому осадков не дают (за исключением тропиков, где из мощных кучевых облаков могут выпадать небольшие дожди).

Виды: плоские, средние, мощные, разорванные.

Разновидности: радирующие.

Особенности: шапка, полосы падения.

Кучево-дождевые (Cb) больше и темнее, результат дальнейшего развития кучевых по вертикали. Вертикальная мощность кучево-дождевых облаков может изменяться от 3 до 15 км. Они сильно изменяют освещение (уменьшают), так как закрывают Солнце. Это смешанные облака: в нижней части находятся капли, в средней – капли и кристаллы, в верхней – кристаллы. Именно с Cb связаны ливни, грозы, шквалы, смерчи. В полярных широтах редки.

Виды: лысые, волосатые.

Особенности: полосы падения, клочья, наковальня, вымеобразные выступы, шапка, вуаль, ворот, изредка хобот.

По происхождению выделяют генетические типы облаков:

Внутримассовые

а) облака конвекции, б) облака устойчивых масс.

Фронтальные

а) облака восходящего скольжения, б) орографические облака.

В первом генетическом типе (внутримассовые) выделяют облака конвекции и облака устойчивых воздушных масс.

Облака конвекции возникают в результате охлаждения воздуха в вертикальных восходящих токах. В первой стадии развития термической конвекции, когда она является лишь разновидностью турбулентного движения, это плоские кучевые облака, а так же разорвано-кучевые; при возникновении хорошо оформленных восходящих токов значительной скорости (3,6 м/с и более) возникают мощные кучевые и кучево-дождевые облака. В среднем ярусе с конвекцией связаны некоторые разновидности высококучевых облаков: башенкообразные и хлопьевидные.

Кучевообразные, или конвективные, облака имеют вид изолированных облачных масс. Они сильно развиты по вертикали и имеют небольшую (среднюю) протяженность по горизонтали.

В результате неравномерного прогревания земной поверхности Солнцем кое-где образуются «пузыри» теплого воздуха, которые поднимаются вверх и попадают в слои более холодного воздуха (термики). Там они остывают, водяной пар в них конденсируется, и образуются облака (рисунок 30). Эти пузыри, или конвекционные ячейки, живут не более 20 минут за редким исключением. Часто в одном месте образуется несколько ячеек, тогда облако может просуществовать около часа.

По исследованиям методом фотограмметрирования с земли и при наблюдениях в полетах, конвективное облако состоит из отдельных потоков, которые имеют форму струи или термика (пузыря). В среднем диаметр струй у земной поверхности (и до высоты около 3000 метров) равен 60 метров, а средняя концентрация потоков составляет 40 струй на 1 км 2 . Размеры конвективных потоков в мощных кучевых облаках значительно больше, чем вне их (в облаке d ~ 90 м, под ним – 50 м).

Рисунок 30 – Схема возникновения термической конвекции (Облака, 2007)

В связи с развитием конвективного облака в тропосфере выделяют следующие уровни:

а) уровень конденсации, практически совпадает с нижней границей облака; Zк

б) уровень нулевой изотермы, отделяющий переохлажденную (верхнюю) часть облака от непереохлажденной; Zо

в) уровень свободной конвекции, практически совпадающий с верхней границей облака.

Слои с инверсиями температуры задерживают конвекцию и препятствуют дальнейшему развитию вершин кучевых облаков.

Динамическая конвекция обусловлена вынужденным подъемом теплого воздуха при обтекании препятствия. Роль препятствия может выполнять горный хребет (рисунок 31) или фронтальная поверхность с крутым углом наклона.

Облака конвекции развиваются в неустойчивых воздушных массах (в холодных в.м., двигающихся над теплой поверхностью; местных в.м. над сушей летом) носят название кучевообразных (не кучевые).

Облака устойчивых воздушных масс возникают в связи с охлаждением воздуха от подстилающей поверхности, динамической турбулентностью и волновыми движениями в атмосфере. К этому подтипу облаков относятся слоистые, слоисто-кучевые и высоко-кучевые. Они имеют выраженную волнистую структуру, поэтому носят название волнистообразных.

Рисунок 31 – Схема возникновения динамической конвекции при перетекании воздушного потока через хребет (Облака, 2007)

В атмосфере наблюдаются волновые движения самой разной амплитуды и длины волны. Под влиянием таких движений при определенных условиях могут формироваться волнистообразные облака, которые имеют вид распространенного по горизонтали (десятки и сотни километров) слоя, состоящего из дисков, плит, валов (рисунок 32). Эти облака имеют в среднем небольшую вертикальную мощность (несколько десятков или сотен метров), но в отдельных случаях – до 2–3 км.

Рисунок 32 – Схема образования волнистообразной облачности под слоем инверсии

(Облака, 2007)

По современным данным, волнистообразные облака формируются в результате переноса облаков других форм из областей пониженного давления в области повышенного и их дальнейшей трансформации. Под существующими облаками образуется слой инверсии в результате нисходящих движений воздуха. Кроме свободных волн, в атмосфере могут возникать вынужденные стоячие волны над горами, через которые перетекает воздух. В данном случае образуются облака препятствий.

Фронтальные облака . В связи с фронтами возникают огромные облачные системы, вытянутые вдоль линии фронта на тысячи километров и шириной сотни километров. Такие облака называются облаками восходящего скольжения. Фронт отделяет пологий клин холодного воздуха от лежащего рядом с ним и над ним слоя теплого воздуха. Теплый воздух медленно поднимается по холодному клину, что приводит к адиабатическому охлаждению мощных слоев и конденсации водяного пара (рисунок 33). В результате возникает мощный облачный слой. Такие облака называют слоистообразными. Самую большую толщину (несколько километров) имеют слоисто-дождевые облака. Дальше от линии фронта они сменяются высоко-слоистыми, перисто-слоистыми. На расстоянии многих сотен километров от линии фронта наблюдаются гряды перистых облаков. Фронтальные облака могут усиливаться при приближении фронта к горному хребту.

Рисунок 33 – Схема образования облаков восходящего скольжения (Облака, 2007)

Кроме того, выделяют:

Облака вулканических извержений – кучевообразные облака, возникающие над вулканами при извержении. Отличаются быстрым развитием, обильными клубами. Состоят из пыли (пепла) и водяных капель, иногда дают осадки. С ними могут быть связаны электрические явления.

Облака запруживания (замедление горизонтального переноса воздуха при продвижении его на подстилающую поверхность с увеличенным трением, в особенности перед горными хребтами и массивами).

Облака пожаров – образуются вследствие образования сильных восходящих токов конвекции над большими (лесными) пожарами. Содержат продукты сгорания (дым, сажу, пепел). Часто имеют мрачный вид.