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.

Облака и определение погоды по ним. По форме облаков, плывущих по небу, можно с достаточной долей уверенности угадать, какая погода будет преобладать в течение дня.

Бывают следующие виды облаков.

Перистые

Тонкие, легкие, похожие на дымку белые облака, прозрачные для солнца. Изменчивы по форме, чаще имеют вид полос, дуг или прожилок, собранных в пучки. Ночью эти облака могут рассеивать свет звезд. В основном указывают на изменение погоды. В сочетании с низкими кучевыми и последующими перисто-слоистыми могут предвещать приближение циклона с дождями.

Перисто-кучевые

Располагаются ниже, чем перистые. На небе видны как упорядоченные скопления из клочковатых мелких клубов или полосок, имеют пятнистую или рябую текстуру. Ночью могут затмевать тусклые звезды. В основном ассоциируются с сухой погодой. Однако, если они сгущаются, становятся серыми и опускаются ниже, надо ждать дождя.

Перисто-слоистые

Молочно-белая тонкая вуаль из облаков.

Может смешиваться с перистыми и формировать параллельные полосы на небе. Солнце или луна, просвечивая через эти облака, приобретают оттенок гало. Предполагают изменения погоды. Как и в случае с перисто-кучевыми, если они опускаются и сгущаются, то в течение суток можно ожидать дождя.

Высококучевые

Небольшие уплощенные, округлые скопления, серые с нижней стороны. Собираются в свободные, неорганизованные формации, между которыми нередко проглядывает голубое небо. Иногда имеют вид мчащихся групп облаков, перекатывающихся, наподобие волн. Могут быть достаточно густыми, чтобы затмевать солнце. На рассвете и на закате создают красочные узоры на небосклоне. Если облака сгущаются и снижаются, стоит ожидать короткие грозовые ливни. Если высоко-кучевые облака расположены выше, приобретая формы башен, гроза может быть еще более сильной.

Высокослоистые

Жилковатый и более густой вариант перисто-слоистых облаков.

Рассеивают свет звезд и, когда особенно густые, могут делать диск солнца или луны размытым. Если они снижаются, сгущаются и темнеют или, если под ними формируются низкие, серые рваные облака, то через несколько часов, вероятно, начнется сильный и продолжительный дождь или снег.

Слоистые

Очень низкие облака, похожие на туман, но поднятые над землей на 150-600 м. Формируют непрерывный слой. Обычно предвещают дождливую погоду, особенно в сочетании с сильным ветром.

Слоисто-дождливые

Однородный, темно-серый слой облаков, закрывающих солнечный свет. Обычно являются частью основной области низкого давления. Обычно приносят продолжительные, устойчивые дожди или снега.

Слоисто-кучевые

Мягкие, округлые белые облака, собранные в упорядоченные слои, линии, волны или удлиненные клубы. Часто серые внизу. Слоисто-кучевые облака обычно рассеиваются ночью, оставляя после себя хорошую погоду.

Кучевые

Классические белые, "пуховые" облака с завитой поверхностью, подчеркнутой тенями, и куполообразной верхушкой. Могут быть частью антициклона, несущего ясную погоду. Но если начинают темнеть, то это может предвещать сильный ветер и дождь.

Кучево-дождевые

Кучевые облака, имеющие вид гор темного, угрожающего цвета и с плоским основанием. Предвещают сильные, проливные дожди, возможны и грозовые условия.

Лёгкие, пушистые и воздушные облака – они ежедневно проплывают над нашими головами и заставляют поднимать вверх голову и любоваться причудливыми формами и оригинальными фигурами. Иногда сквозь них пробивается удивительного вида радуга, а бывает – утром или вечером во время заката или восхода Солнца облака озаряют солнечные лучи, придавая им невероятный, зачаровывающий дух оттенок. Ученые уже давно исследуют воздушные облака и другие виды облаков. Они дали ответы на вопросы, что это за явление и какие бывают облака.

На самом деле, не так уж и просто дать объяснение. Потому что состоят они из обыкновенных капелек воды, которые с поверхности Земли поднял вверх тёплый воздух. Самое большое количество водяных паров образуется над океанами (за один год вода здесь испаряется не менее 400 тыс. км. куб.), на суше – в четыре раза меньше.

А так как в верхних слоях атмосферы значительно холоднее, чем внизу, воздух там довольно быстро остывает, пар конденсируется, образуя малюсенькие частички из воды и льда, вследствие чего появляются белые облака. Вполне можно утверждать, что каждое облако является своеобразным генератором влаги, через который проходит вода.

Вода в облаке находится в газообразном, жидком и твердом состоянии. Вода в облаке и наличие в них ледяных частичек, влияют на внешний вид облаков, его формирование, а также на характер осадков. Именно от типа облака и зависит вода в облаке, например, у ливневых облаков наблюдается наибольшее количество воды, а у слоисто-дождевых этот показатель в 3 раза меньше. Вода в облаке характеризуется также тем количеством, которое запасено в них - водозапас облака (вода или лед, который содержится в столбе облака).

Но всё не так просто, поскольку для того, чтобы образовалось облако, капельки нуждаются в конденсационных зёрнах – мельчайших частицах пыли, дыма или соли (если речь идёт о море), к которым они должны прилипнуть и вокруг которых должны образоваться. Это значит, что даже если состав воздуха будет полностью перенасыщенный водяным паром, без пыли он не сможет превратится в облако.

Какую именно форму примут капли (вода), прежде всего зависит от температурных показателей в верхних слоях атмосферы:

• если температура воздуха атмосферы превышает -10°С, белые облака будут состоять из водяных капель;
• если температурные показатели атмосферы станут колебаться между -10°С и -15°С, то состав облаков будет смешанным (капельные + кристаллические);
• если температура в атмосфере ниже -15°С, белые облака будут содержать в себе ледяные кристаллики.

После соответствующих преобразований получится, что в 1 см3 облака содержится около 200 капель, при этом их радиус будет составлять от 1 до 50 мкм (средние показатели – от 1 до 10 мкм).

Классификация облаков

Каждый наверняка задавался вопросом, какие бывают облака? Обычно образование облаков происходит в тропосфере, верхняя граница которой в полярных широтах находится на расстоянии в 10 км, в умеренных – 12 км, в тропических – 18 км. Нередко можно наблюдать и другие виды. Например, перламутровые обычно расположены на высоте от 20 до 25 км, а серебристые – от 70 до 80 км.

В основном мы имеем возможность наблюдать за тропосферными облаками, которые подразделяются на такие виды облаков: верхнего, среднего и нижнего ярусов, а также вертикального развития. Практически все они (кроме последнего типа) появляются тогда, когда влажный тёплый воздух поднимается наверх.

Если воздушные массы тропосферы находятся в спокойном состоянии, образуются перистые, слоистые облака (перисто-слоистые, высокослоистые и слоисто-дождевые) и если воздух в тропосфере движется волнообразно, появляются кучевые облака (перисто-кучевые, высококучевые и слоисто-кучевые).

Облака верхнего яруса

Речь идёт о перистых, перисто-кучевых и перисто-слоистых облаках. Небо облака внешне напоминает перья, волны или вуаль. Все они полупрозрачные и более-менее свободно пропускают солнечные лучи. Они могут быть как чрезвычайно тонкими, так и довольно плотными (перисто-слоистые), значит, свету пробиваться через них тяжелее. Погода облаков сигнализирует о приближении теплового фронта.

Перистые облака также могут возникать выше облаков. Они располагаются полосами, которые пересекают небесный свод. В атмосфере они располагаются выше облаков. Как правило, осадкой из них не выпадает.

В средних широтах расположены белые облака верхнего яруса обычно на высоте от 6 до 13 км, в тропических – значительно выше (18 км). При этом толщина облаков может составлять от несколько сотен метров до сотен километров, которые могут располагаться выше облаков.

Движение облаков верхнего яруса по небосводу прежде всего зависит от скорости ветра, поэтому может варьироваться от 10 до 200 км/ч. Небо облака состоит из мелких ледяных кристалликов, но погода облаков осадков практических не дает (а если и дает, то измерить их на данный момент нет никакой возможности).

Облака среднего яруса (от 2 до 6 км)

Это кучевые облака и слоистые облака. В умеренных и полярных широтах они находятся на расстоянии от 2 до 7 км над Землёй, в тропических могут подниматься немного выше – до 8 км. Все они имеют смешанную структуру и состоят из водяных капелек, смешанных с ледяными кристаллами. Поскольку высота небольшая, в тёплое время года в основном состоят из водяных, в холодное – из ледяных капелек. Правда, осадки из них до поверхности нашей планеты не доходят – испаряются в дороге.

Кучевые облака немного прозрачные и располагаются выше облаков. Цвет облаков белого или серого оттенков, местами затемнённые, имеющие вид слоёв или параллельных рядов из округлых масс, валов или огромных хлопьев. Туманные или волнистые слоистые облака представляют собой пелену, которая постепенно закрывает небеса.

Образуются в основном тогда, когда холодный фронт вытесняет наверх тёплый. И, хотя осадки до земли не долетают, появление облаков среднего яруса почти всегда (кроме, может, башенковидных) сигнализирует о перемене погоды в худшую сторону (например, к грозе или к снегопадам). Происходит это из-за того, что сам по себе холодный воздух намного тяжелее тёплого и двигаясь вдоль поверхности нашей планеты, он очень быстро вытесняет нагретые воздушные массы наверх – поэтому из-за этого при резком вертикальном подъёме тёплого воздуха образуются сначала белые облака среднего яруса, а затем и дождевые облака, небо облака которого несет громы и молнии.

Облака нижнего яруса (до 2 км)

Слоистые облака, дождевые облака и кучевые облака содержат капельки воды, которые в холодное время года замерзают и превращаются в частицы снега и льда. Расположены они довольно невысоко – на расстоянии от 0,05 до 2 км и являют собой плотный, однородный низко нависающий покров, редко размещаются выше облаков (других видов). Цвет облаков серый. Слоистые облака похожи на большие валы. Погода облаков часто сопровождается осадками (мелкий дождь, снег, туман).

Облака вертикального развития (конвенции)

Кучевые облака сами по себе довольно плотные. По форме немного напоминают купола или башни с округлыми очертаниями. Кучевые облака при порывистом ветре могут становиться разорванными. Находятся они на расстоянии 800 метров от земной поверхности и выше, толщина составляет от 1 до 5 км. Некоторые из них способны преобразоваться в кучево-дождевые облака и располагаться выше облаков.

Кучево-дождевые облака могут находиться на довольно большой высоте (до 14 км). Нижние их уровни содержат воду, верхние – ледяные кристаллики. Их появление всегда сопровождается ливнями, грозами, в отдельных случаях – градом.

Кучевые и кучево-дождевые, в отличии от других облаков образуются только при очень быстром вертикальном подъеме влажного воздуха:

1. Влажный тёплый воздух чрезвычайно интенсивно поднимается вверх.
2. Наверху капельки воды замерзают, верхняя часть облака тяжелеет, опускается и вытягивается по направлению к ветру.
3. Через четверть часа начинается гроза.

Облака верхних слоёв атмосферы

Иногда в небе можно наблюдать за облаками, которые находятся в верхних слоях атмосферы. Например, на высоте от 20 до 30 км образуются перламутровые небесные облака, которые состоят в основном из ледяных кристаллов. А перед заходом или восходом Солнца нередко можно увидеть серебристые тучки, которые находятся в верхних слоях атмосферы, на расстоянии около 80 км (интересно, что эти небесные облака открыли только в 19 веке).

Облака этой категории могут размещаться выше облаков. Например, облако-шапка — это небольшое, горизонтальное и высоко-слоистое облако, которое зачастую располагается выше облаков, а именно выше кучево-дождевых и кучевых. Данный вид облака может образовываться выше облака из пепла или огненного облака в период извержения вулканов.

Сколько живут облака

Жизнь облаков напрямую зависит от влажности воздуха в атмосфере. Если её мало, они довольно быстро испаряются (например, есть белые облака, которые живут не более 10-15 минут). Если много – могут продержаться довольно длительное время, дождаться образования определённых условий, и выпасть на Землю в виде осадков.

Сколько бы не жило облако, оно никогда не находится в неизменном состоянии. Частицы, из которых оно состоит, постоянно испаряются и появляются снова. Если даже внешне облако не изменяет своей высоты, на самом деле оно находится в постоянном движении, поскольку находящиеся в нём капли опускаются, переходят в воздух под облаком и испаряются.

Облако в домашних условиях

Белые облака довольно нетрудно сделать в домашних условиях. Например, один нидерландский художник научился создавать его в квартире. Для этого он при определённой температуре, уровне влажности и освещения из дымовой машины выпустил немного пара. Облако, которое получается в состоянии продержаться несколько минут, чего будет вполне достаточно, чтобы сфотографировать удивительное явление.

Облака летают по небу, высоко над нашими головами. Они часто приковывают к себе взгляды взрослых и детей. Нет ничего удивительного в том, что у вас может возникнуть множество вопросов о том как появляются облака, из чего они состоят, как парят в небе, какие бывают и т.д. В этой статье вы получите ответы на все эти вопросы и сможете удовлетворить свое любопытство.

Из чего состоят облака?

Облака состоят из множества крошечных капелек воды или кристалликов льда, парящих в небе на разных высотах.

Как формируются облака?

Поскольку Солнце нагревает воду, она превращается в газ, называемый водяным паром. Этот процесс называется испарением. Когда водяной пар поднимается к небу, он охлаждается. Чем выше, тем прохладнее воздух. В конце концов, пар становится достаточно прохладным и конденсируется в капельки воды образовывая облака, которые мы наблюдаем на небе.

Как облака парят по небу?

Облака легче, чем окружающий воздух. Это означает, что они могут буквально плыть по небу. При этом потоки воздуха способны увеличивать их скорость.

Когда облака накапливают много влаги, и становятся тяжелыми, начинается дождь, град или снег.

Где встречаются облака?

Схема основных слоев атмосферы Земли

Все основные типы облаков парят в тропосфере; это самая низкая часть , наиболее близкая к Земле. Над тропосферой находится стратосфера, а выше - мезосфера, термосфера и экзосфера.

Почему облака разные?

Существует 10 основных видов облаков:

Кучевые облака

Они выглядят как пушистые шарики из ваты. Как правило, кучевые облака встречаются в спокойные ясные дни и указывают на хорошую погоду. Однако при определенных условиях они могут стать грозовыми.

Слоистые облака

Это плоские, серые, безликие слои, которые часто находятся близко к поверхности Земли, скрывая облака выше. Иногда они могут вызвать легкий дождь. Туман - это просто слоистое облако, которое опустилось до уровня поверхности земли. И когда вы идете в туманную погоду, вы фактически проходите через облака.

Слоисто-кучевые облака

Слоистые облака могут распадаться, образуя кучевые облака. Или несколько кучевых облаков способны соединяться вместе, образуя слои. Расстояние между ними характеризует этот тип, как слоисто-кучевые облака.

Высокослоистые облака

Высокослоистые облака находятся в середине тропосферы. Они обычно тоньше и легче, чем слоистые. Если внимательно посмотреть на небо, сквозь такое облако можно увидеть солнечные лучи.

Высококучевые облака

Подобно высокослоистым, высококучевые облака находятся в середине тропосферы. Однако есть разница, высококучевые облака значительно меньше кучевых и состоят как из кристаллов льда, так и капелек воды.

Перистые облака

Перистые облака - это облака самого высокого уровня, состоящие целиком из кристалликов льда. Это тонкие облака, которые выглядят как хвост лошади.

Перисто-кучевые облака

Это кучевые облака на высоте перистых. Перисто-кучевые облака состоят исключительно из кристалликов льда. Они похожи на маленькие рыбные чешуйки в небе.

Перисто-слоистые облака

Перисто-слоистые облака находятся высоко в небе. Они могут вызвать прекрасные оптические феномены, такие как Гало. Солнце по-прежнему сияет ярко сквозь эти слои, несмотря на то, что небо может быть полностью ими покрыто.

Слоисто-дождевые облака

Слоисто-дождевые облака производят длительный дождь или снег, который может быть легким, или умеренным. Эти высокие слоистые облака существуют на низких и средних уровнях тропосферы.

Кучево-дождевые облака

Также известные как «короли облаков», кучево-дождевые облака несут ответственность за очень сильный дождь и град. Осадки выпадают за короткий промежуток времени.

Это также единственные облака, которые могут генерировать молнию и гром. Кучево-дождевые облака очень высоки и часто распространяются на разных слоях неба.

Как различить в небе кучевые, высококучевые и перисто-кучевые облака?

Различить эти типы облаков можно с помощью руки. Протяните руку в сторону облака и сожмите пальцы в кулак. Если облако будет больше, чем кулак - это кучевое облако.

Если облако меньше, чем кулак, отведите в сторону большой палец. Когда облако больше пальца - это высококучевое, а если оно меньше - это, скорее всего, перисто-кучевое облако.

Почему облака белые?

Облака белые, потому что капли внутри них больше, чем частицы в вокруг. Это делает капельки облаков способными рассеивать и разбивать свет на различные цвета, которые затем объединяются в белый цвет.

Облака выглядят серыми, когда становятся достаточно плотными, чтобы не пропускать солнечные свет.

Что такое конденсационный след от самолета?

Конденсационный след образуется, когда самолеты проходят через прохладный воздух. Выброс теплого, влажного воздуха из выхлопной трубы самолета вызывает на своем пути облачную тропу.

Как определить погоду по облакам?

Сложно точно предсказать погоду с помощью облаков, однако по некоторым признакам это можно сделать! Если облака высокие, темные и покрывают все небо, дождь будет продолжительный. В случае, когда большая часть неба голубая, можно ожидать небольшой дождь.

Если кучевые облака становятся все выше и выше, вы можете наблюдать резкие ливни вечером или даже гром и молнию. Однако это зачастую происходит в жаркие и влажные дни.

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.