Облака и туман. Загадки природы

Облака  и туман. 
«Загадки природы.»

 

Работа учениц 9 класса

Шуваловой Дарьи

и

Гришаниной Яны.

Как  часто облака могут сказать вам,  на какой стадии развития находятся погодные условия, когда вы не имеете официального прогноза. В этом случае, некоторые облака могут рассказать о приходящей погоде.

     
 
 
 
 
 
 
       
 
 
 
 

 

• Процесс образования облака начинается с того, что некоторая масса достаточно влажного воздуха поднимается вверх. По мере подъема будет происходитьрасширение воздуха. 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. Продолжающий поступать снизу воздух проходит сквозь эту границу, и процесс конденсации паров будет происходить уже выше указанной границы — облако начнет развиваться в высоту.

 

        Как образуются облака.

Категории облаков  
Облака характеризуются их высотой и формой.  Имеются высокие облака. Облака среднего уровня и низкие облака.  
Внутри каждой высотной характеристики  различаются округлые, массивные облака – кучевые (Cumulus), легкие, дымчатые или полосками – перистые(Cirrus) и монотонные слои облаков – слоистые (Stratus).  
С практической точки зрения, чаще всего полезно классифицировать облака по принципу – или они лежат слоями, что является результатом относительной стабильности воздуха, или выглядят как отдельные, округлой формы, представляющие вертикальное движение и нестабильность воздушных масс. К тому же облака характеризуются состоянием воды в них – то ли это капельки воды (в низких облаках), то ли ледяные кристаллы (в высоких), или же их смесь с водой (в основном в облаках среднего уровня). Это важно для шквальных формирований, где можно ожидать молний, дождя, снега и т.д.  

"Высокие" – означает расположенные выше высоты 5 - 6 км. Это зона «струйных течений», или как мы говорим, ветра наверху. Иногда эти ветра называют «пути штормов». Их свойством является большая скорость – более 50 узлов, и постоянное направление – западное.

 

Облака среднего уровня всегда расположены между высокими и низкими облаками. В их названиях используется префикс «alto»,  что в терминологии облаков определяет именно эти облака среднего уровня.

 

"Низкие" облака расположены ниже высоты 2 км. Низкие облака иногда лежат на земле. Это могут быть слоистые облака и туман. Основания облаков могут формироваться на точке росы.

• 1. Перламутровые облака. Находятся на высоте около 15 - 25 км в стратосфере и тропосфере. Необычна их расцветка – переливающаяся, радужная. Такие облака можно встретить зимой в условиях Крайнего севера: на Аляске, в скандинавских странах, в Северной Канаде. Отличаются от других облаков тем, что ярко выделяются на закатном небе уже после захода солнца.

• 2. "Вымяобразные" облака (Трубчатые). Эти облака имеют причудливую форму, напоминающую вымя. При низкой высоте Солнца над горизонтом они могут приобретать серо-голубой, серо-розовый, золотистый и даже красноватый цвет. Появление этих облаков всегда предвещает грозовые штормы, причем сами облака могут находиться за несколько километров от очага грозы.

 

• 3. Высококучевые облака Castelanus. Облака-медузы, названные так за сходство с обитателями моря, формируются на стыке влажного воздуха Гольфстрима и сухого воздуха атмосферы. Середина облака становится похожей на тело медузы, а "щупальца" облака формируют испарившиеся дождевые капли.

 

• 4. Серебристые (мезосферные) облака. Крайне редкие формации. Серебристые облака - очень тонкий, почти прозрачный слой облаков на высоте 82-102 км, заметный вследствие их слабого свечения на фоне ночного неба. Считается, что серебристые облака состоят из ледяных кристаллов и частиц вулканической и метеорной пыли, рассеивающих солнечный свет. Их блеск в ночном небе объясняется тем, что они отражают невидимый на «ночной» стороне Земли свет Солнца. Увидеть их можно только в сумерках, когда они подсвечены солнцем из-за горизонта. Днем они не видны.

 

• 5. Грибовидные облака. Грибовидные облака – облака дыма в форме гриба, сформировавшиеся в результате соединения мельчайших частиц воды и земли, или в результате мощного взрыва. Чаще всего они ассоциируются с атомным взрывом, однако любой относительно мощный взрыв может произвести такой же эффект.

 

6.Перистые завитки Кельвина-Гельмгольтца.  
Эти тонкие спиралевидные завитки – самые редко встречающиеся в природе облака. Продолжительность их «жизни» равна одной-двум минутам, именно поэтому увидеть их воочию – большая удача.

• 7. «Чечевицевидные» облака (Лентикулярые облака) обладают столь странной формой, что стороннему наблюдателю напомнят об НЛО. Особенность их том, что при самом сильном ветре они остаются неподвижными. Эти облака – прекрасные предсказатели приближающегося атмосферного фронта, шторма или бури. Особенно хорошо знакомы с этими «предсказателями» жители горных районов. Эти облака, известные, как высоко кучевые облака,  имеющие постоянную форму, которая формируются крайне высоко, обычно выравниваются под правильными углами к направлению ветра.

 

• 8. Шквальные облака. Это низкие, горизонтальные облака, словно закрученные в трубки. Являются предвестниками сильных порывов ветра, гроз, холодного фронта. Издалека они весьма напоминают столб торнадо, только не вертикальный, а горизонтальный.

 

• 10. «Полосатые» слоисто-кучевые облака.  
  Эти низкие и неоднородные облака не предвещают дождь, а скорее говорят о хорошей погоде. Особенность их состоит в том, что они располагаются на небе в виде правильных рядов или волн.

 

• 11. Вогнутые облака (Shelf clouds).
• Низкое, горизонтальное, имеющее форму трубы, облако шквалового воротника, связанное с фронтом грозы, или иногда с холодным фронтом. Они могут также быть признаком возможной деятельности микровзрыва.

 

• 12. Облака "Morning Glory".
• Это единственные облака, которые имеют имя собственное. «Morning Glory» - это как бы катящееся облако длиной до 1000 км, высотой 1-2 км, передвигающееся со скоростью до 40 км/ч. Возникают эти облака, в основном, у берегов Австралии, в местах с повышенной влажностью и повышенным атмосферным давлением. Солнце нагревает переднюю часть облака и в нем возникает движение воздуха вверх, которое и закручивает облако. Представьте себе мощную волну, которая имеет единственный гребень и перемещается, не изменяя скорость или форму – именно так выглядит это облако.

 

                      Туман.

 

• Туман — атмосферное явление, скопление воды в воздухе, когда образуются мельчайшие продукты конденсации водяного пара (при температуре воздуха выше −10° это мельчайшие капельки воды, при −10…-15° — смесь капелек воды и кристалликов льда, при температуре ниже −15° — кристаллики льда, сверкающие в солнечных лучах или в свете луны и фонарей).
• Относительная влажность воздуха при туманах обычно близка к 100 % (по крайней мере, превышает 85-90 %). Однако в сильные морозы (-30° и ниже) в населённых пунктах, на железнодорожных станциях и аэродромах туманы могут наблюдаться при любой относительной влажности воздуха (даже менее 50 %) — за счёт конденсации водяного пара, образующегося при сгорании топлива (в двигателях, печах и т. п.) и выбрасываемого в атмосферу через выхлопные трубы и дымоходы.
• Непрерывная продолжительность туманов составляет обычно от нескольких часов (а иногда полчаса-час) до нескольких суток, особенно в холодный период года.

 

По способу возникновения туманы делятся на два вида:

Туманы охлаждения — образуются из-за конденсации водяного пара при охлаждении воздуха ниже точки росы.

Туманы испарения — являются испарениями с более тёплой испаряющей поверхности в холодный воздух над водоёмами и влажными участками суши.

 

Внутримассовые  туманы 

 

Внутримассовые  туманы преобладают в природе, как  правило они являются туманами охлаждения. Их также принято разделять на несколько типов:

1. Радиационные туманы — туманы, которые появляются в результате радиационного охлаждения земной поверхности и массы влажного приземного воздуха до точки росы. Обычно радиационный туман возникает ночью в условияхантициклона при безоблачной погоде и лёгком бризе. Часто радиационный туман возникает в условиях температурной инверсии, препятствующей подъёму воздушной массы. После восхода солнца радиационные туманы обычно быстро рассеиваются. Однако в холодное время года в устойчивых антициклонах они могут сохраняться и днём, иногда много суток подряд. В промышленных районах может возникнуть крайняя форма радиационного тумана — смог.
2. Адвективные туманы — образуются вследствие охлаждения тёплого влажного воздуха при его движении над более холодной поверхностью суши или воды. Их интенсивность зависит от разности температур между воздухом и подстилающей поверхностью и от влагосодержания воздуха. Эти туманы могут развиваться как над морем, так и над сушей и охватывать огромные пространства, в отдельных случаях до сотен тысяч км². Адвективные туманы обычно бывают при пасмурной погоде и чаще всего в тёплых секторах циклонов. Адвективные туманы более устойчивы, чем радиационные, и часто не рассеиваются днём.

 

Фронтальные туманы 

 

Фронтальные туманы образуются вблизи атмосферных  фронтов и перемещаются вместе с  ними. Насыщение воздуха водяным  паром происходит вследствие испарения  осадков, выпадающих в зоне фронта. Некоторую роль в усилении туманов  перед фронтами играет наблюдающееся  здесь падение атмосферного давления, которое создаёт небольшое адиабатическое понижение температуры воздуха.

 

Сухие туманы 

 

К туманам в разговорной речи и в художественной литературе порой относят так называемые сухие туманы (помоха, мгла) — значительное ухудшение видимости за счёт дыма лесных, торфяных или степных пожаров, либо за счёт лёссовой пыли или части песка, поднимаемых и переносимых ветром иногда на значительные расстояния, а также за счёт выбросов промышленных предприятий.

Не редка и переходная ступень между сухими и влажными туманами — такие туманы состоят из водяных частиц вместе с достаточно большими массами пыли, дыма и копоти. Это — так называемые грязные, городские туманы, являющиеся следствием присутствия в воздухе больших городов массы твердых частиц, выбрасываемых при топке дымовыми, а ещё в большей степени — фабричными трубами.

 

Характеристики туманов 

 

Показатель водности тумана используется для характеризации туманов, он обозначает общую массу водяных капелек в единице объёма тумана. Водность туманов обычно не превышает 0,05—0,1 г/м³, но в отдельных плотных туманах может достигать 1—1,5 г/м³.

Кроме водности на прозрачность тумана влияет размер частиц его образующих. Радиус капель тумана обычно колеблется от 1 до 60 мкм. Большинство же капель имеет радиус 5—15 мкм при положительной температуре воздуха и 2—5 мкм при отрицательной температуре

Туман и  цвет.

 

 Цвет тумана определяется световыми волнами, которые, рассеиваясь на капельках  воды, попадают в глаз наблюдателя. Капельки диаметром много больше микрометра практически одинаково  рассеивают свет во всем интервале  длин волн, воспринимаемых глазом. Этим объясняется молочно-белый и белесоватый  цвет плотных туманов. Мелкие же капельки, диаметр которых меньше 1 мкм, рассеивают преимущественно более короткие световые волны (в соответствии с  законом Рэлея, о котором мы говорили в главе 1). Поэтому не слишком  плотные туманы, а тем более  туманная дымка окрашены в синеватые  и голубоватые тона. Теперь читатель легко сообразит, почему солнце, луна, фонари, наблюдаемые сквозь туман, кажутся  красноватыми.