Облака и погода

Образование облаков связано с влажностью воздуха. О ней каждое утро говорят и дикторы радиовещания. Передавая сводку погоды, они называют при этом процент относительной влажности воздуха. Что же это такое?

При любой температуре в воздухе содержатся водяные пары. Содержание их, в зависимости от температуры воздуха, колеблется от 0,01 до 4 объемных процентов, а в среднем составляет 0,47%. Содержание водяных паров в воздухе и определяет его влажность. Когда количество водяных паров в воздухе достигает максимума, то говорят, что воздух становится насыщенным, а влажность его максимальная. Дальнейшее поступление водяных паров в воздух ведет к перенасыщению его, конденсации избыточных паров и выпадению их в виде тумана. Однако до полного насыщения воздуха водяными парами дело обычно не доходит. Поэтому принято говорить о фактическом содержании водяных паров в воздухе при данной температуре. Эту величину называют абсолютной влажностью. При повышении температуры воздуха способность его воспринимать водяные пары возрастает, поэтому увеличивается испарение и повышается абсолютная влажность.

Для суждения о степени насыщения воздуха водяными парами говорят об относительной влажности его. Относительная влажность представляет собой отношение абсолютной влажности к максимальной при данной температуре и выражается в процентах. Чем выше относительная влажность, тем выше насыщение воздуха водяными парами, тем ближе оно к максимальному.

Влажность воздуха имеет связь и с барометрическим давлением. Это обусловлено тем, что плотность водяных паров по отношению к плотности воздуха, принимаемой за единицу, равна 0,623. Вследствие этого влажный воздух легче сухого, а атмосферное давление в нем падает. Так, при температуре 20° и давлении 760 мм один кубический метр ненасыщенного воздуха весит 1205 г, а насыщенного водяными парами— 1196 г. Следовательно, когда люди смотрят на барометр и говорят, что давление падает,— это значит, что воздух становится более влажным, насыщенным водяными парами, и при известных условиях можно ожидать осадки.

Образование облаков связано с возникновением в атмосфере областей с высокой относительной влажностью. Облака — это скопление в атмосфере водяного пара в виде огромного числа мельчайших капелек воды или кристалликов льда (либо тех и других вместе). Капли образуются и растут за счет конденсации водяного пара. Размеры капель в облаках ничтожны и диаметр их колеблется от тысячных до сотых долей миллиметра. В одном кубическом сантиметре содержатся сотни таких капель. Кристаллы обычно имеют в десятки раз большие размеры, но число их меньше — всего до сотни в одном литре воздуха. В облаках присутствуют и сверхкрупные капли, величиной в десятые доли миллиметра. Количество их в одном литре воздуха менее единицы, Подобные капли и являются зародышами осадков. Часто скопление капелек и кристалликов воды происходит у самой земной поверхности и их называют туманом.

Водяные пары в основном содержатся в нижней части атмосферы — тропосфере. В ней-то на различных высотах и сосредоточено подавляющее большинство облаков.

Облака имеют огромное отношение к погоде. Их называют погодооб-разующим фактором, так как они определяют формирование и режим осадков, влияющий на тепловой режим атмосферы и Земли. Ученые-метеорологи подразделяют облака на десять основных форм. В зависимости от высоты нижней границы облаков их относят к одному из трех ярусов, или классов: верхнему, среднему или нижнему.

Обычно облака верхнего и среднего ярусов не угрожают изменением погоды и выпадением осадков. Иное дело облака нижнего яруса и вертикального развития. Из них наиболее «безопасные» — разрозненные кучевые облака, медленно проплывающие в голубой выси в большем или меньшем количестве. Часто кучевые облака называют облаками хорошей погоды. Кучевые облака имеют клубящийся пушистый вид и при освещении их солнечными лучами приобретают белоснежный цвет. Выступающие части такого облака дают резкие тени.

Кучевые облака обычно возникают в теплое время года, как правило, утром, когда поверхность земли хорошо обогревается и от нее восходят потоки теплого воздуха. Днем они увеличиваются и достигают наибольшего развития в околополуденные часы. Во второй половине дня они превращаются в плоские и растекаются, или, наоборот, развиваются в мощные облака, образуют облачные нагромождения, горы, башни. Все это свидетельствует о мощном развитии вертикальных движений в атмосфере. В этом случае кучевые облака переходят в кучево-дождевые. При ветре верхние части их развеиваются и выступают вперед веерами или метлами, выдвигающимися из большой массы надвигающихся облаков мрачного, темного цвета. Процесс заканчивается ливневыми осадками с грозой.



Кучево-дождевые облака называют еще грозовыми. Развитие грозы связано с образованием электрических зарядов на капельках воды в нижних и передних частях облаков и на поверхности земли. При возникновении электрического разряда между облаками или между облаком и землей раздается сильный удар — гром и ослепительно блестит молния. Сила тока при этом чаще всего бывает около 10 тысяч ампер, но иногда может достигать и 100 тысяч.

На возможный дождь указывают и слоисто-дождевые облака нижнего яруса, имеющие вид сплошной серой пелены большой вертикальной мощности. Летом они дают длительные осадки в виде обложного дождя, а зимой — снега. Впрочем, воздушные течения могут пронести такие облака дальше, и дождь прольется не в нашей местности, а совсем в другом районе. Кстати, существует связь между атмосферным давлением и ветром: изменение давления вызывает изменение ветра. И если бывает сильный ветер, то это предвещает хорошую погоду, а если всех гнетет духота — быть дождю.

Если говорить о погоде в масштабе всей нашей планеты, то нужно отметить, что она определяется сложным взаимодействием таких сил, как солнечная энергия, атмосферный воздух, вода и суша. А в конечном итоге основным фактором погоды на земном шаре является движение воздуха, что опять-таки связано с энергией солнечных лучей, неравномерно нагревающих различные широтные зоны Земли и атмосферу над океанами и материками. Поверхность Земли нагревается на экваторе и в тропических поясах гораздо сильнее, а на полюсах — слабее. И вот что из этого получается. Горячий воздух поднимается из экваториальных областей и движется в направлении полюсов, в то время как плотные массы холодного полярного воздуха устремляются к экватору. Но продвижение этих масс воздуха идет не так легко и просто, как это кажется. Ведь Земля не однородное тело, поверхность ее неодинаковая — есть горы, пустыни, леса, океаны и моря. Поэтому движение воздушных масс то ускоряется, то замедляется. Потоки воздушных масс сталкиваются, охлаждаются или нагреваются, меняют свой путь и характер.