Досить цікаві моменти про хмари, хмари, особливо класифікація та різновиди хмар. Колись проходили в школі даний матеріал, але багато чого забули, та й не всі це вивчали. Згадати, просто почитати про хмари буде корисно кожному, зокрема молодшому поколінню, нашим дітям. Спостерігати за хмарами дуже цікаве заняття, в них є щось непостежімое, захопливе, від частини містичне, в такому випадку досить просто насолоджуватись їхньою красою включивши свою уяву.
Випаровування - перехід рідини в пару внаслідок нагрівання або зниження тиску. Це процес, в результаті якого вода з океану або поверхні землі потрапляє в атмосферу. Той же процес, при якому випаровування відбувається з поверхні зелених (живих) рослин, називається транспирацией (лат. Trans - через, крізь і лат. Spiro - дихаю, видихаю), тобто це фізіологічний процес випаровування води зеленими рослинами. Вони транспірують, коли вологість навколишнього повітря нижче, ніж вологість повітря в порах рослинної тканини. В іншому випадку рослини поглинають водяну пару з повітря. При цьому процесі відбувається насичення повітря водяною парою. Залежно від кількості цієї пари в атмосфері вона (пара) може бути ненасиченим, насиченою і перенасиченої (пересиченим). Останній варіант стану пари можливий при відсутності поверхні для конденсації (наприклад, камера Вільсона для реєстрації прольоту частинок з високою енергією). Тиск, утворений додатково водяною парою, називається пружністю пара по відношенню до води (е) і використовується для її кількісної характеристики. Точка роси - це температура, при якій деякий об'єм повітря, охолоджується при постійному тиску, досягає стану насичення водяною парою по відношенню до води. Точка інею - це температура, при якій водяна пара, що знаходиться в повітрі, стає насиченим по відношенню до поверхні льоду.
Конденсація (лат. Condensation - згущення, ущільнення) - перехід газу або пари в рідину внаслідок охолодження або стиснення їх. Це процес згущення молекул водяної пари і ущільнення її до стану рідини. Конденсація починається з утворення зародків, тобто комплексів молекул зі зниженою кінетичної енергією. Якщо такі комплекси виявляються постійними, то вони перетворюються в подальшому в краплі і кристали, зважені в повітрі (хмари у вільній атмосфері, серпанок і туман над земною поверхнею) або виділяються на земній поверхні і на наземних предметах у вигляді гідрометеорів (роса, іній і т . Д.) .Для конденсації необхідно, щоб повітря було в стані насичення або навіть перенасичення. Це досягається або пониженням температури повітря до точки роси, особливо при адіабатичному підйомі повітря, або при збільшенні вологості повітря шляхом віпаровування.Основою для утворення зародків і в подальшому крапель води в атмосфері служать ядра конденсації, роль яких зводиться до зниження пересичення водяної пари. Без ядер конденсації для початку конденсації необхідно було б мати багаторазове перенасічення.В якості ядер конденсації можуть виступати кристали морської солі (хлориди), а в міру просування в глиб континенту додаються ядра, що утворюються при природних і штучних процесах згоряння (лісові та торф'яні пожежі, виверження вулканів, індустріальна діяльність і т.п.), а також пилок і спори рослин, різні частинки пилу і грунту при пилових бурях і т.
Сублімація (лат. Sublimatio від sublimo - піднімаю, підношу).
1. Перехід речовини з кристалічного стану безпосередньо в пару, минаючи рідку фазу; узгін. Це перехід молекул води в газоподібний стан безпосередньо з поверхні льоду (нафталін, сухий лід, сушка білизни взимку), обходячи стан рідини.
2. Перехід водяної пари в атмосфері безпосередньо в тверду фазу (лід, сніг). При такому зворотному процесі утворюється іній на предметах земної поверхні безпосередньо з водяної пари, а також утворення кристалів в атмосфері.
Адвекція (лат. Advectio - доставка, від лат. Adveho - підводжу, доставляю).
Горизонтальне переміщення повітря і перенесення разом з ним тепла, вологи, домішок). Може йтися про адвекцію повітряних мас, про адвекцію тепла, водяної пари, моменту руху тощо. Певні атмосферні явища, що відбуваються в результаті адвекции, називаються адвектівние. Так, наприклад, говорять про адвектівние тумани, адвектівние грози, адвектівние заморозки тощо.
Конвекція (лат. Convectio - принесення від лат. Conveho - приношу).
У загальному сенсі перенесення рідин або газів в вертикальному напрямку. В розумінні цього терміна говорять про конвективний потік тепла, конвективний потік вологи, конвективную складову руху тощо.
Освіта туманів і хмар.
За міжнародною конвенцією про появу туману говорять в тому випадку, коли денна горизонтальна видимість за рахунок крапель води стає менше 1 км.
Якщо має місце помутніння повітря, але дальність видимості за рахунок крапель води дещо перевищує 1 км, то це атмосферне явище називають серпанком.
Якщо те ж саме явище при низьких (-30 ° С і нижче) температурах відбувається за рахунок великої кількості крижаних голок, найдрібніших (10 - 20 мкм в діаметрі), замерзлих крапельок води, а також крижаних кристалів (10 - 100 мкм), то воно носить назву крижаного (морозного) туману або ж відповідно крижаного (морозного) серпанку.
Якщо погіршення видимості викликається присутністю в повітрі сухих частинок пилу в результаті пилових бур, пожеж і т.п. то таке атмосферне явище називають імлою. І коли видимість погіршується за рахунок суміші туману з пічним і промисловим димом, то таке явище називають смогом.
Туман випаровування - це туман, що виник в результаті випаровування з підстильної поверхні (або крапель опадів) в більш холодне повітря. Такий туман спостерігається над арктичними морями у краю крижаного поля (випаровування арктичних морів), а взимку - і над внутрішніми морями (Чорним, Азовським) і, особливо восени, над річками та озерами суші (осінні випаровування).
Туман охолодження - це туман, що виник внаслідок зниження температури повітря. Останнє, в свою чергу, обумовлено теплообміном з земною поверхнею. Розрізняють в якості основних видів туманів охолодження - адвектівние, що виникає в результаті переміщення (адвекции) повітряної маси на більш холодну підстилаючої поверхню, і радіаційний тумани.
Туман тропічного повітря - це адвектівние туман, характерний для морського тропічного повітря, що рухається в більш високі широти і проходить при цьому найбільше холоднішою підстильної поверхнею. Спостерігається при значних швидкостях вітру і часто буває з туманом.
Туман змішування, або фронтальний туман - це адвектівние туман, що виник в результаті змішування двох повітряних мас з різною температурою і вологістю в перехідному шарі (фронті) між ними. Можуть існувати такі умови, коли кожна повітряна маса окремо не насичена, але при змішуванні і охолодженні вона стає насиченою.
Радіаційний туман - це туман, який виникає над поверхнею, що віхолоділась результаті нічного або цілодобового зимового випромінювання (радіації).
Туман схилів (сходження) - це туман на гірських схилах, пов'язаний з адіабатичним охолодженням при його підйомі по схилу. Його можна розглядати як низькі хмари.
Хмари утворюються в результаті конденсації водяної пари у вільній атмосфері. Крім розглянутих вище процесів перемішування, що призводять до насичення, конденсація водяної пари може статися і при адіабатичному підйомі з охолодженням до точки роси. Такий підйом може відбуватися в наступних випадках:
а) конвективний підйом.
б) фронтальний підйом.
в) орографічний підйом.
Відповідно до умов їх утворення, існує генетична класифікація хмар Бержерона, в якій розрізняються основні генетичні типи:
а) хмари висхідного ковзання (фронтальні).
б) хмари нестійких повітряних мас (конвекції).
в) хмари стійких мас.
Окремо можна виділити орографические хмари, перламутрові (20-25 км) і сріблясті (70-80 км). З точки зору морфології фронтальні хмари можна називати переважно шаруватими, конвекції - купчастих, хмари стійких мас - хвилястими.
Міжнародна класифікація хмар. Пологи (форми) хмар Форми хмар в тропосфері дуже різноманітні. Однак їх можна звести до відносно невеликого числа основних типів. Перша класифікація хмар була запропонована понад півтораста років назад. В кінці XIX ст. була прийнята міжнародна класифікація хмар. Ця класифікація є поділ тропосферних хмар на пологи, види, різновиди за додатковими ознаками з відповідними найменуваннями, прийнятими за міжнародною угодою. Найменування хмар за міжнародною класифікацією - латинські; нерідко застосовуються відповідні українські еквіваленті.За формі хмарних утворень виділяється 10 родів хмар, взаємно виключають один одного:
Перисті - Cirrus (Ci).
Пір'їсті - Cirrocumulus (Cc).
Високо-шаруваті - Cirrostratus (Cs).
Високо-купчасті - Altocumulus (Ac).
Високо-шаруваті - Altostratus (As).
Хмар немає - Stratocumulus (Sc).
Шаруваті - Stratus (St).
Шарувато-дощові - Nimbostratus (Ns).
Купчасті - Cumulus (Cu).
Купчасто-дощові - Cumulonimbus (Cb).
Види хмар. Велика частина пологів підрозділяється на види по особливостях їх форми і внутрішньої структури. Види також взаємно виключаються. Кожна окрема хмара визначеного роду може бути віднесена тільки до одного виду. Видові назви, що застосовуються в якості доповнення до родової назви хмари, такі:
Bолокністі - fibratus (fid).
В одному шарі - uncinus (unc).
Щільні - spissatus (spiss).
Башнеобразних - castellanus (cast).
Високо - floccus (floc).
Шаруватоподібні - stratiformis (str).
Тумановидні - nebulosus (neb).
Розірвані - fractus (fr).
Плоскі - humilis (hum).
Середні - mediocris (med).
Потужні - congestus (cong).
Лисі - calvus (calv).
Волохаті - capillatus (cap).
Сочевицеподібні - leticularis (lent).
Різновиди хмар. Можливо визначення різновиду хмар по особливостям макроскопічних елементів хмар, а також по більшій чи меншій мірі їх прозорості. Різновиди взаємно виключаються. Одна і та ж хмара може бути віднесена до двох або декількох різновидів або ні до однієї з них. Назви різновидів, які можуть приєднуватися до назви роду хмар, такі:
переплутані - intortus (int).
хребтовидних - vertebratus (vert).
хвилясті - undulatus (und).
радіальні - radiatus (rad).
діряві - lacunosus (lac).
подвійні - duplicatus (dupl).
прозорі - translucidus (tr).
роздільні - perlucidus (perl).
непрозорі - opacus (op).
Різновиди translucidus і opacus взаємно несумісні.
Додаткові особливості хмар. Далі розрізняються додаткові особливості хмар, такі як:
incus, inc. (Ковадло).
mamma, mam. (Вим'я, вим'яподібні виступу).
virga, virg. (Смуги падіння).
praecipitatio, praec. (Опади).
arcus, arc. (Ворота) tuba, tub. (Хобот).
і додаткові хмари, приєднуються до основної хмари:
pileus, pil. (Шапка).
velum, vel. (Вуаль).
punnus, pann. (Шматки).
Додаткові визначення облікової. Якщо хмари виникли в результаті еволюції інших хмар, їм дають додаткові визначення, що вказують на походження хмар. У разі, якщо хмара виникла в результаті особливого розвитку частини іншої, основної хмари, це позначається додатковим терміном, що містить родове назва основного хмари і закінчується на «genitus»: Cirrocumulogenitus, Cc gen. Altostratogenitus, As gen. і т.д.
Якщо хмара даного роду виникла шляхом трансформації всієї вихідної хмари іншого роду або значної її частини, це позначається додатковим терміном, побудованим з родового назви вихідного хмари і закінчення «mulatus»: Cirromulatus, Ci mul. Nimbostratomulatus, Ns mul. і т.д.
Ярусу хмар. Кожен рід хмар спостерігається в певному інтервалі висот (ярусі), що залежить від широти. Залежно від висоти підстави виділяють хмари верхнього, середнього і нижнього ярусу. Окремо виділяють хмари вертикального розвитку з основою на рівні нижнього ярусу і високими вершинами (іноді до 14 км і вище). Межа верхнього ярусу:
в полярних широтах 3 - 8 км.
в помірних 5 - 13 км.
в тропічних 6 - 18 км.
Відповідно для середнього ярусу 2 - 4 км, 2 - 7 км, 2 - 8 км. для нижнього до 2 км у всіх широтах.
До верхнього ярусу відносяться перисті, перисто-купчасті і купчасто-шаруваті хмари. Високо-купчасті і високо-шаруваті хмари спостерігаються в середньому ярусі.
Нижній ярус представлений шарувато-купчастих, шаруватих і шарувато-дощовими хмарами.
До хмар вертикального розвитку належать купчасті і купчасто-дощові хмари.
Значення форм хмар для прогнозу погоди. Форми хмар, що спостерігаються дають уявлення про утворюють їх динамічні процеси того або іншого масштабу. Тому вивчення форми хмар важливо для діагнозу стану атмосфери так само, як і для прогнозу погоди і опадів. Хмари можна спостерігати з землі, літака і з супутників Землі, на яких встановлюються для цього телевізійні камери, використовують видимі або інфрачервоні промені. Вони мають велике поле зору і дозволяють спостерігати хмарність в масштабі всієї земної кулі. На підставі таких досліджень розроблені установки і атласи фотографій хмар, допомагають метеорологам при їх складанні для прогнозу погоди.
Освіта різних форм, видів і різновидів хмар. Процес утворення хмар того чи іншого роду називається хмароутворенням. Хмара існує іноді дуже короткий час. Наприклад, час існування окремої купчастих хмар може обчислюватися 10 - 15 хвилинами. Але навіть коли хмара існує тривалий час, це не означає, що вона знаходиться в постійному стані. Насправді елементи хмари постійно випаровуються і виникають заново. Певний процес хмароутворення є тривалим процесом. Хмара - це тільки видима в даний момент частина загальної маси води, втягується в цей процес. Це особливо помітно при утворенні хмар над горами. При безперервному перетікання повітря через гору він адіабатично охолоджується при підйомі настільки, що на деякій висоті виникають хмари. Ці хмари здаються нерухомо прив'язаними до гребеня хребта. Але в дійсності вони переміщаються разом з повітрям і весь час випаровуються в передній частині, де це повітря починає опускатися, і заново утворюються в тиловій частині з водяної пари, що надходить з повітрям, що піднімається. Завіслість хмар також оманна. Якщо хмара не змінює своєї висоти, то це ще не означає, що складові його елементи не випадають. Краплі в хмарі можуть опускатися, але, досягаючи нижньої межі хмари, вони переходять в ненасичений повітря і тут випаровуються. В результаті хмара буде здаватися, що хмара довго перебуває на одному рівні. Щоб відбулися конденсація водяної пари і утворення хмар, необхідний деякий надлишок водяної пари більш насичення. Він може з'явитися або внаслідок збільшення вологості повітря або в результаті зниження його температури нижче точки роси, тобто нижче температури, при якій водяна пара, що міститься в повітрі, стає насиченим. Вологість повітря збільшується внаслідок випаровування як з підстильної поверхні (при зниженні її температури), так і при підйомі повітря в результаті адіабатичного охолодження. У природі обидва чинники звичайно діють спільно. Всякий процес, що веде до зниження температури або збільшення вологості повітря, є сприятливою для хмароутворення. Найбільш сприятливі умови для хмароутворення створюються тоді, коли повітря робить висхідний рух: уздовж фронтальної поверхні, при конвекції, хвилястих рухах, орографическом підйомі. Істотну роль в хмароутворенні грають і такі чинники, як турбулентний обмін і радіаційна втрата тепла.У зв'язку з цим існує генетична класифікація хмар:
Фронтальні (хмари висхідного ковзання).
Хмари конвекції.
Хмари стійких мас.
Орографічні хмари.