Твердые осадки. Атмосферные осадки и явления
В облаках содержится атмосферная вода, которая выпадает на землю в виде осадков - дождевых капель, снежинок или градин.
В тропосфере, нижнем слое атмосферы, содержатся огромные запасы воды — в виде пара, мелких капель или кристаллов льда. Такого количества хватило бы, чтобы покрыть всю планету слоем толщиной один метр, если бы, конечно, вся эта вода могла разом выпасть на землю, чего не бывает. Лишь слоистые и кучевые облака способны возвращать воду в виде дождя, снега и града. Немного воды выпадает также с росой и инеем.
От мельчайших капелек до дождя
Влага содержится в облаках в виде крошечных кристалликов льда или капелек воды. Пока эти частицы малы, они могут оставаться во взвешенном состоянии, паря в восходящих потоках воздуха. Когда таких частиц становится очень много, они соединяются в более крупные. Капли, образовавшиеся из миллионов мельчайших капелек, оказываются уже достаточно тяжелыми, чтобы упасть на землю. Так в теплых широтах возникает дождь.
В умеренной зоне образованию дождевых капель обычно предшествует появление снежинок. В верхних слоях облаков температура почти всегда ниже нуля, поэтому вода здесь конденсируется в виде кристалликов льда. Когда их становится много, они слипаются, образуя снежинки. Опускаясь к земле, снежинки попадают во все более теплые слои воздуха. Если они оказываются в слое с температурой выше нуля прежде, чем достигают поверхности земли, то тают, превращаются в капли воды и выпадают в виде дождя.
26 000 литров на квадратный метр
Если атмосфера относительно однородна и восходящие потоки воздуха слабы, взвешенные в воздухе капельки или кристаллики воды не достигают больших размеров. Тогда может долго идти моросящий дождь, капли которого меньше 0,5 мм в диаметре. Обычно такой дождь образуется в плотных слоистых облаках, покрывающих большие территории.
При неустойчивой погоде с сильными ветрами нередко формируются кучевые облака большого вертикального развития, внутри которых происходит активное конвективное движение воздуха, способствующее образованию крупных капель. Возникающие при этом локальные проливные дожди обычно длятся недолго. Трение воздуха ограничивает скорость падения (не более 8 м/с) и размер капель. Капли диаметром 6 мм дробятся на более мелкие.
Самые большие кучево-дождевые облака могут проливать тысячи тонн воды в секунду на площади в десятки квадратных километров. В 1952 г. на одном участке острова Реюньон в Индийском океане за день выпало 1872 литра на 1 м2 — почти вдвое больше, чем в Париже за целый год. Но даже это еще не рекорд. В 1860-1861 гт. дождемеры (установки для измерения осадков) зафиксировали 12 исключительно влажных месяцев в одном из районов Индии: это был настоящий потоп, когда выпало более 26 000 литров воды на 1 м2.
Наводнения
Внезапные наводнения, или ливневые паводки, происходят после сильных дождей, когда реки не успевают уносить поступающую в них воду и выходят из берегов. Кроме того, резко увеличивается скорость течения, и неторопливые реки нередко становятся бурными. Такие наводнения возникают обычно в горах, предгорьях, ущельях, на густо застроенных склонах. Иногда они развиваются за несколько часов.
Мощные ливневые паводки часто несут с собой большие объемы вымытой со склонов почвы, камни, ветви, целые деревья. Они разрушают мосты и дома и нередко приводят к гибели людей. На равнинах разливы рек вызывают не такие быстрые наводнения. Обычно вода поднимается постепенно, несколько дней, — весной после таяния снегов или осенью после обильных дождей. В ходе весенних половодий и осенних паводков реки широко разливаются, покрывая водой значительные площади. Масштабы затопления возрастают из-за подъема грунтовых вод, искусственных или естественных препятствий, расположенных ниже по течению и замедляющих движение воды. Рубка лесов, заграждения вокруг возделываемых земель, строительство домов и дорог - все это может препятствовать стоку. В результате меньше воды уходит под землю, и реки переполняются сильнее. В устьевых областях морские приливы также могут задерживать сток речной воды и усиливать наводнения. Наводнения, вызываемые тайфунами в устье Ганга, приводят к страшным бедствиям в Бангладеш. Так, в 1991 г. из-за подъема воды в стране погибло около 150 тыс. людей. В Китае за последние 3500 лет было отмечено почти 1500 сильных наводнений на реке Хуанхэ, ставших причиной гибели миллионов людей.
Гигантские градины
Если кристаллики льда, формирующиеся в облаках, не все успевают растаять до конца, пока летят к земле, идет снег с дождем. Если падающие кристаллики попадают в теплый облачный слой, где много мельчайших капель воды, то образуется снежная крупа.
В облаках с большим вертикальным контрастом температур развиваются сильные восходящие и нисходящие потоки воздуха. В результате кристаллики многократно то опускаются в теплую зону облака, где на них оседают новые капельки воды, то вновь поднимаются в холодную, где осевшая вода замерзает. Так слой за слоем образуются градины. Когда эти ледяные шарики становятся настолько тяжелыми, что восходящие потоки воздуха больше не могут их удерживать, градины падают на землю. Обычно их диаметр от 0,5 до 5 см. Но встречались и огромные экземпляры - почти 20 см в диаметре. Подобно пушечным ядрам, они летели вниз со скоростью около 40 м/с. Если не только в верхних слоях облака, но и на всем пути осадков до земли температура ниже нуля, выпадает снег. Снежинки могут достигать нескольких сантиметров в диаметре.
2373
Многолетнее, среднемесячное, сезонное, годовое количество осадков, их распределение по земной поверхности, годовой и суточный ход, повторяемость, интенсивность являются определяющими характеристиками климата , имеющими существенное значение для сельского хозяйства и многих других отраслей народного хозяйства.
Классификация осадков
Осадки, выпадающие на земную поверхность
Обложные осадки
Характеризуются монотонностью выпадения без значительных колебаний интенсивности. Начинаются и прекращаются постепенно. Длительность непрерывного выпадения составляет обычно несколько часов (а иногда 1-2 суток), но в отдельных случаях слабые осадки могут длиться полчаса-час. Выпадают обычно из слоисто-дождевых или высоко-слоистых облаков; при этом в большинстве случаев облачность сплошная (10 баллов) и лишь изредка значительная (7-9 баллов, - обычно в начале или конце периода выпадения осадков). Иногда слабые кратковременные (полчаса-час) обложные осадки отмечаются из слоистых , слоисто-кучевых , высоко-кучевых облаков, при этом количество облаков составляет 7-10 баллов. В морозную погоду (температура воздуха ниже −10…-15°) слабый снег может выпадать из малооблачного неба.
Дождь - жидкие осадки в виде капель диаметром от 0,5 до 5 мм. Отдельные капли дождя оставляют на поверхности воды след в виде расходящегося круга, а на поверхности сухих предметов - в виде мокрого пятна.
Переохлаждённый дождь - жидкие осадки в виде капель диаметром от 0,5 до 5 мм, выпадающие при отрицательной температуре воздуха (чаще всего 0…-10°, иногда до −15°) - падая на предметы, капли смерзаются и образуется гололёд.
Ледяной дождь - твёрдые осадки, выпадающие при отрицательной температуре воздуха (чаще всего 0…-10°, иногда до −15°) в виде твёрдых прозрачных шариков льда диаметром 1-3 мм. Внутри шариков находится незамёрзшая вода - падая на предметы, шарики разбиваются на скорлупки, вода вытекает и образуется гололёд.
Снег - твёрдые осадки, выпадающие (чаще всего при отрицательной температуре воздуха) в виде снежных кристаллов (снежинок) или хлопьев. При слабом снеге горизонтальная видимость (если нет других явлений - дымки, тумана и т. п.) составляет 4-10 км, при умеренном 1-3 км, при сильном снеге - менее 1000 м (при этом усиление снегопада происходит постепенно, так что значения видимости 1-2 км и менее наблюдаются не ранее чем через час после начала снегопада). В морозную погоду (температура воздуха ниже −10…-15°) слабый снег может выпадать из малооблачного неба. Отдельно отмечается явление мокрый снег - смешанные осадки, выпадающие при положительной температуре воздуха в виде хлопьев тающего снега.
Дождь со снегом - смешанные осадки, выпадающие (чаще всего при положительной температуре воздуха) в виде смеси капель и снежинок. Если дождь со снегом выпадает при отрицательной температуре воздуха, частицы осадков намерзают на предметы и образуется гололёд.
Моросящие осадки
Характеризуются небольшой интенсивностью, монотонностью выпадения без изменения интенсивности; начинаются и прекращаются постепенно. Длительность непрерывного выпадения составляет обычно несколько часов (а иногда 1-2 суток). Выпадают из слоистых облаков или тумана; при этом в большинстве случаев облачность сплошная (10 баллов) и лишь изредка значительная (7-9 баллов, - обычно в начале или конце периода выпадения осадков). Часто сопровождаются ухудшением видимости (дымка, туман).
Морось - жидкие осадки в виде очень мелких капель (диаметром менее 0,5 мм), как бы парящих в воздухе. Сухая поверхность намокает медленно и равномерно. Осаждаясь на поверхность воды не образует на ней расходящихся кругов.
Переохлаждённая морось - жидкие осадки в виде очень мелких капель (диаметром менее 0,5 мм), как бы парящих в воздухе, выпадающие при отрицательной температуре воздуха (чаще всего 0…-10°, иногда до −15°) - оседая на предметы, капли смерзаются и образуется гололёд.
Снежные зёрна - твёрдые осадки в виде мелких непрозрачных белых частиц (палочек, крупинок, зёрен) диаметром менее 2 мм, выпадающие при отрицательной температуре воздуха.
Ливневые осадки
Характеризуются внезапностью начала и конца выпадения, резким изменением интенсивности. Длительность непрерывного выпадения составляет обычно от нескольких минут до 1-2 часов (иногда несколько часов, в тропиках - до 1-2 суток). Нередко сопровождаются грозой и кратковременным усилением ветра (шквалом). Выпадают из кучево-дождевых облаков, при этом количество облаков может быть как значительным (7-10 баллов), так и небольшим (4-6 баллов, а в ряде случаев даже 2-3 балла). Главным признаком осадков ливневого характера является не их высокая интенсивность (ливневые осадки могут быть и слабыми), а именно сам факт выпадения из конвективных (чаще всего кучево-дождевых) облаков, что и определяет колебания интенсивности осадков. В жаркую погоду слабый ливневой дождь может выпадать из мощно-кучевых облаков, а иногда (очень слабый ливневой дождь) - даже из средних кучевых облаков.
Ливневый дождь - дождь ливневого характера.
Ливневый снег - снег ливневого характера. Характеризуется резкими колебаниями горизонтальной видимости от 6-10 км до 2-4 км (а порой до 500-1000 м, в ряде случаев даже 100-200 м) в течение периода времени от нескольких минут до получаса (снежные «заряды»).
Ливневый дождь со снегом - смешанные осадки ливневого характера, выпадающие (чаще всего при положительной температуре воздуха) в виде смеси капель и снежинок. Если ливневой дождь со снегом выпадает при отрицательной температуре воздуха, частицы осадков намерзают на предметы и образуется гололёд.
Снежная крупа - твёрдые осадки ливневого характера, выпадающие при температуре воздуха около нуля° и имеющие вид непрозрачных белых крупинок диаметром 2-5 мм; крупинки хрупкие, легко раздавливаются пальцами. Нередко выпадает перед ливневым снегом или одновременно с ним.
Ледяная крупа - твёрдые осадки ливневого характера, выпадающие при температуре воздуха от −5 до +10° в виде прозрачных (или полупрозрачных) ледяных крупинок диаметром 1-3 мм; в центре крупинок - непрозрачное ядро. Крупинки достаточно твёрдые (раздавливаются пальцами с некоторым усилием), при падении на твёрдую поверхность отскакивают. В ряде случаев крупинки могут быть покрыты водяной плёнкой (или выпадать вместе с капельками воды), и если температура воздуха ниже нуля°, то падая на предметы, крупинки смерзаются и образуется гололёд.
Град - твёрдые осадки, выпадающие в тёплое время года (при температуре воздуха выше +10°) в виде кусочков льда различной формы и размеров: обычно диаметр градин составляет 2-5 мм, но в ряде случаев отдельные градины достигают размеров голубиного и даже куриного яйца (тогда град наносит значительные повреждения растительности, поверхностей автомобилей, разбивает оконные стёкла и т. д.). Продолжительность града обычно невелика - от 1-2 до 10-20 минут. В большинстве случаев град сопровождается ливневым дождём и грозой.
Неклассифицированные осадки
Ледяные иглы - твёрдые осадки в виде мельчайших ледяных кристаллов, парящих в воздухе, образующиеся в морозную погоду (температура воздуха ниже −10…-15°). Днём сверкают в свете лучей солнца, ночью - в лучах луны или при свете фонарей. Нередко ледяные иглы образуют в ночное время красивые светящиеся «столбы», идущие от фонарей вверх в небо. Наблюдаются чаще всего при ясном или малооблачном небе, иногда выпадают из перисто-слоистых или перистых облаков.
Золяция - осадки в виде редких и крупных (до 3 см) водяных пузырей. Редкое явление, возникающее во время слабых гроз.
Осадки, образующиеся на поверхности земли и на предметах
Роса - капельки воды, образующиеся на поверхности земли, растениях, предметах, крышах зданий и автомобилей в результате конденсации содержащегося в воздухе водяного пара при положительной температуре воздуха и почвы, малооблачном небе и слабом ветре. Чаще всего наблюдается в ночные и ранние утренние часы, может сопровождаться дымкой или туманом. Обильная роса может вызвать измеримое количество осадков (до 0,5 мм за ночь), стекание на землю воды с крыш.
Иней - белый кристаллический осадок, образующийся на поверхности земли, траве, предметах, крышах зданий и автомобилей, снежном покрове в результате десублимации содержащегося в воздухе водяного пара при отрицательной температуре почвы, малооблачном небе и слабом ветре. Наблюдается в вечерние, ночные и утренние часы, может сопровождаться дымкой или туманом. По сути дела это аналог росы, образующийся при отрицательной температуре. На ветках деревьев, проводах иней отлагается слабо (в отличие от изморози) - на проводе гололёдного станка (диаметр 5 мм) толщина отложения инея не превышает 3 мм.
Кристаллическая изморозь - белый кристаллический осадок, состоящий из мелких тонкоструктурных блестящих частиц льда, образующийся в результате десублимации содержащегося в воздухе водяного пара на ветвях деревьев и проводах в виде пушистых гирлянд (легко осыпающихся при встряхивании). Наблюдается в малооблачную (ясно, или облака верхнего и среднего яруса, или разорванно-слоистые) морозную погоду (температура воздуха ниже −10…-15°), при дымке или тумане (а иногда и без них) при слабом ветре или штиле . Отложение изморози происходит, как правило, в течение нескольких часов ночью, днём она постепенно осыпается под воздействием солнечных лучей, однако в облачную погоду и в тени может сохраняться в течение всего дня. На поверхности предметов, крышах зданий и автомобилей изморозь отлагается очень слабо (в отличие от инея). Впрочем, нередко изморозь сопровождается инеем.
Зернистая изморозь - белый рыхлый снеговидный осадок, образующийся в результате оседания мелких капелек переохлаждённого тумана на ветвях деревьев и проводах в облачную туманную погоду (в любое время суток) при температуре воздуха от нуля до −10° и умеренном или сильном ветре. При укрупнении капель тумана может перейти в гололёд, а при понижении температуры воздуха в сочетании с ослаблением ветра и уменьшением количества облачности в ночное время - в кристаллическую изморозь. Нарастание зернистой изморози продолжается столько, сколько длится туман и ветер (обычно несколько часов, а иногда и несколько суток). Сохранение отложившейся зернистой изморози может продолжаться несколько суток.
Гололёд - слой плотного стекловидного льда (гладкого или слегка бугристого), образующийся на растениях, проводах, предметах, поверхности земли в результате намерзания частиц осадков (переохлаждённой мороси, переохлаждённого дождя, ледяного дождя, ледяной крупы, иногда дождя со снегом) при соприкосновении с поверхностью, имеющей отрицательную температуру. Наблюдается при температуре воздуха чаще всего от нуля до −10° (иногда до −15°), а при резком потеплении (когда земля и предметы ещё сохраняют отрицательную температуру) - при температуре воздуха 0…+3°. Сильно затрудняет передвижение людей, животных, транспорта, может приводить к обрывам проводов и обламыванию ветвей деревьев (а иногда и к массовому падению деревьев и мачт линий электропередач). Нарастание гололёда продолжается столько, сколько длятся переохлаждённые осадки (обычно несколько часов, а иногда при мороси и тумане - несколько суток). Сохранение отложившегося гололёда может продолжаться несколько суток.
Гололедица - слой бугристого льда или обледеневшего снега, образующийся на поверхности земли вследствие замерзания талой воды, когда после оттепели происходит понижение температуры воздуха и почвы (переход к отрицательным значениям температуры). В отличие от гололёда, гололедица наблюдается только на земной поверхности, чаще всего на дорогах, тротуарах и тропинках. Сохранение образовавшейся гололедицы может продолжаться много дней подряд, пока она не будет покрыта сверху свежевыпавшим снежным покровом или не растает полностью в результате интенсивного повышения температуры воздуха и почвы.
Ссылки
- // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : В 86 томах (82 т. и 4 доп.). - СПб. , 1890-1907.
Введение
Актуальность изучения атмосферных осадков, заключается в том, что - основной водно-балансовой составляющей всех типов природных вод и главным источником естественных ресурсов подземных вод являются атмосферные осадки. Атмосферные выпадения постоянно воздействуют на все компоненты окружающей среды, представляют собой неустранимый фактор и поэтому в теории риска относятся к самой высокой категории.
Атмосферные осадки как продукты конденсации и сублимации водяного пара в атмосфере являются важным климатическим параметром, определяющим режим увлажнения территории. Для возникновения атмосферных осадков необходимо наличие влажной воздушной массы, восходящих движений и ядер конденсации.
Поэтому по количеству и интенсивности выпавших осадков можно косвенно судить о характере вертикальных движений в атмосфере, которые наиболее трудно оценить в энергетическом цикле атмосферы.
Целью работы является изучение атмосферных осадков и их химического состава.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Рассмотреть понятие атмосферных осадков;
2. Объяснить распределение суточных и годовых сумм осадков;
3. Рассмотреть классификацию атмосферных осадков;
4. Выяснить, какие химические компоненты входят в состав атмосферных осадков
Структура работы. Курсовая работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы и приложения.
атмосферный осадок химический состав
Атмосферные осадки и их виды
Атмосферными осадками называется влага, выпавшая на поверхность из атмосферы в виде дождя, мороси, крупы, снега, града. Осадки выпадают из облаков, но не каждое облако дает осадки. Формирование осадков из облака идет за счет укрупнения капель до размеров, способных преодолеть восходящие токи и сопротивление воздуха. Укрупнение капель идет за счет слияния капель, испарения влаги с поверхности капель (кристаллов) и конденсации водяного пара на других. Осадки - одно из звеньев влагооборота на Земле.
Главным условием образования атмосферных осадков является охлаждение тёплого воздуха, приводящее к конденсации содержащегося в нём пара.
Виды осадков
Обложные осадки - равномерные, длительные по продолжительности, выпадают из слоисто-дождевых облаков;
Ливневые осадки - характеризуются быстрым изменением интенсивности и непродолжительностью. Они выпадают из кучево-дождевых облаков в виде дождя, нередко с градом.
Моросящие осадки - в виде мороси выпадают из слоистых и слоисто-кучевых облаков.
По происхождению различают:
Конвективные осадки характерны для жаркого пояса, где интенсивны нагрев и испарение, но летом нередко бывают и в умеренном поясе.
Фронтальные осадки образуются при встрече двух воздушных масс с разной температурой и иными физическими свойствами, выпадают из более теплого воздуха, образующего циклонические вихри, типичны для умеренного и холодного поясов.
Орографические осадки выпадают на наветренных склонах гор, особенно высоких. Они обильны, если воздух идет со стороны теплого моря и обладает большой абсолютной и относительной влажностью. (см. прил.4)
Атмосферные осадки их классификация.
Классификация осадков. По виду атмосферные осадки делятся на жидкие, твердые и наземные.
К жидким осадкам относятся:
дождь – осадки в виде капель различного размера диаметром 0,5–7 мм;
морось – мелкие капельки диаметром 0,05–0,5 мм, находящиеся как бы во взвешенном состоянии.
К твердым осадкам относятся:
снег – кристаллы льда, образующие различного рода снежинки (пластинки, иглы, звезды, столбики) размером 4–5 мм. Иногда снежинки объединены в хлопья снега, размеры которых могут достигать 5 см и более;
снежная крупа – осадки в виде непрозрачных сферических крупинок белого или матово-белого (молочного) цвета диаметром от 2 до 5 мм;
ледяная крупа – твердые прозрачные с поверхности частицы, имеющие в центре непрозрачное матовое ядро. Диаметр крупинок от 2 до 5 мм;
град– более или менее крупные кусочки льда (градины), имеющие сферическую или неправильную форму и сложную внутреннюю структуру. Диаметр градин колеблется в очень широких пределах: от 5 мм до 5–8 см. Известны случаи, когда выпадали градины весом 500 г и более.
Если осадки не выпадают из облаков, а осаждаются из атмосферного воздуха на поверхности земли или на предметах, то такие осадки называются наземными. К ним относятся:
роса – мельчайшие капли воды, конденсирующиеся на горизонтальных поверхностях предметов (палубе, шлюпочных тентах и пр.) за счет радиационного выхолаживания их в ясные безоблачные ночи. Небольшой ветер (0,5–10 м/с) способствует образованию росы. Если температура горизонтальных поверхностей ниже нуля, то водяной пар в аналогичных условиях сублимируется на них и образуется иней – тонкий слой ледяных кристаллов;
жидкий налет– мельчайшие капли воды или сплошная водяная пленка, образующиеся в пасмурную и ветреную погоду на наветренных преимущественно вертикальных поверхностях холодных предметов (стенки надстроек, защитные устройства лебедок, кранов и пр.).
гололед – это ледяная корка, образующаяся при условии, если температура указанных поверхностей ниже 0 °С. Кроме того на поверхностях судна может образовываться твердый налет – слой густо или плотно сидящих на поверхности кристаллов или тонкий сплошной слой гладкого прозрачного льда.
В туманную морозную погоду при слабом ветре на оснастке судна, выступах, карнизах, проводах и пр. может образовываться зернистая или кристаллическая изморозь. В отличие от инея изморозь не образуется на горизонтальных поверхностях. Рыхлое строение изморози отличает ее от твердого налета. Зернистая изморозь образуется при температуре воздуха от –2 до – 7 °С вследствие намерзания на предмет переохлажденных капель тумана, а кристаллическая изморозь, представляющая собой белый осадок из кристаллов тонкой структуры, образуется ночью при безоблачном небе или тонких облаках из частиц тумана или дымки при температуре от –11 до –2 °С и выше.
По характеру выпадения атмосферные осадки делятся на ливневые, обложные и моросящие.
Ливневые осадки выпадают из кучево-дождевых (грозовых) облаков. Летом это крупнокапельный дождь (иногда с градом), а зимой – обильный снегопад с частой сменой форм снежинок, снежной или ледяной крупы. Обложные осадки выпадают из слоисто-дождевых (летом) и высокослоистых (зимой) облаков. Они характеризуются небольшими колебаниями интенсивности и большой длительностью выпадения.
Это продукты конденсации водяного пара, выпадающие из облаков в виде дождя, снега, крупы, града или оседающие из воздуха на земную поверхность как роса, иней, изморозь. Они все называются гидрометеорами. Переход водяных паров в жидкое или твердое состояние происходит при насыщении воздуха парами. При этом выделяется избыточное количество водяных паров в виде, капелек воды или кристалликов льда. Необходимое условие - наличие ядер конденсации, мельчайших пылинок, каждая из которых покрывается пленкой воды. Так возникает капелька. При отсутствии пылинок для воздуха, перенасыщенного парами, ядрами конденсации становятся молекулы воздуха.
Мельчайшие капельки воды (диаметром от 0,05 до 0,1 мм) как бы плавают в воздухе. Каждая капелька воды или каждый кристаллик льда поддерживается на весу восходящими токами воздуха; в силу этого облака держатся на определенной высоте. Сталкиваясь, капельки в облаке соединяются, масса их возрастает, и они падают на землю - мелкие капли в виде мороси (диаметром до 0,5 мм), а крупные проливаются дождем. Чем сильнее восходящие струйки воздуха, тем крупнее должны быть падающие капли. Поэтому летом, когда иризехмный воздух нагрет и стремительно поднимается вверх, выпадают обычно крупнокапельные дожди (диаметр капель - до 6-7 мм), а весной и особенно осенью - моросящие.
Облака образуются не только при конвекции воздуха, когда возникают их кучевые нагромождения, но и в тех случаях, когда один над другим движутся потоки воздуха с неодинаковой температурой, например теплый воздух над холодным или наооорот. При перемешивании воздушных масс, в которых пар близок к насыщению, возникают слоистые облака. По своему составу облака подразделяются на водяные, ледяные и смешанные. Образовавшиеся вокруг ядер конденсации капельки воды в облаке нередко сохраняются при температуре ниже нуля в переохлажденном, но жидком состоянии (даже при температуре-20° С). Часть капелек превращается в кристаллики льда-снежинки. Из водяного облако становится смешанным. Соединяясь друг с другом, снежинки падают хлопьями снега. Переохлажденные капли воды нередко переходят в мелкие ледяные шарообразные образования (сферокристаллы), выпадающие из атмосферы в виде крупы диаметром от 1 до 15 мм.
Более сложный путь образования проходит град. Разломив градину, можно легко убедиться, что она имеет слоистое строение - в центре ледяной сферокристалл в тоненькой оболочке рыхлого льда, затем ледяная оболочка, далее снова рыхлая и т. д. Это свидетельствует о том, что после образования центрального сферокристалл а он неоднократно опускался в облаке и поднимался восходящими вертикальными токами воздуха, принимая слоистую структуру и увеличиваясь в размерах. Градины бывают с голубиное яйцо, а иногда и больше (известны градины в 1 и даже 2 кг).
Форма облаков разнообразна и изменчива. Но их все же можно сгруппировать в ческолько типов. По характеру облаков судят о том, какие могут выпадать осадки (дождь, град), и даже об их количестве. Разработана международная классификация облаков по их внешнему облику и по высоте их расположения.
Различают три яруса высоты, для которых наиболее характерны определенные виды облаков. Нижний ярус-от поверхности Земли до 2 км. Для него обычны слоистые облака, слоисто-кучевые, слоисто-дождевые. Средний ярус-от 2 до 4 км в высоких широтах земного шара, к экватору он расширяется от 2 до 8 км. Здесь преобладают облака высокослоистые, высококучевые. Верхний ярус - в высоких широтах от 3 до 8 км, в средних - до 13, а в низких - от Ь до 18 км. Для него характерны перистые, перисто-кучевые, перисто-слоистые облака.
Отдельные виды облаков из одного яруса проникают в другие, например высокослоистые- из среднего яруса в верхний, слоисто-дождевые- из нижнего в средний, а кучевые и кучево-дождевые, нередко дающие ливни с грозами, могут иметь основание в нижнем, а вершину в верхнем ярусе (высота их достигает 9 км).
Основными считаются три типа облаков: перистые, кучевые, слоистые. Остальные формы - их сочетания.
Степень покрытия неба облаками называется облачностью, оценивают ее по 10-балльной шкале или в процентах. Высота и скорость движения облаков измеряются специальным прибором - нефоскопом. Облака могут рассказать нам о предстоящей погоде. Например, если высоко в небе появились перистые облака, а затем облака стали заволакивать небосвод, то весьма вероятно, что через некоторое время пойдет дождь. Когда сначала движутся высокие облака, а на смену им приходят все более низкие, значит, приближается фронт теплой воздушной массы, на границе с которой обычны дожди. Есть и другие приметы приближающегося ненастья: группы облаков увеличиваются, плотнеют, опускаются; облака быстро движутся, тяжелея и снижаясь; сливаются и опускаются изолированные клубящиеся облака; основания облаков темнеют, становятся плоскими; около полудня на больших высотах появляются громоздкие мощные облака.
Приметы хорошей погоды: утренний туман рассеивается до полудня; количество облаков постепенно уменьшается, основания их поднимаются все выше; толща слоистых облаков прорывается, открывая ясное безоблачное небо.
Впрочем, вряд ли существуют вполне надежные предвестники погоды: ведь они различаются в разных районах и связаны не только с местной обстановкой, но и с воздействиями извне, из более или менее удаленных районов.
Характер выпадения атмосферных осадков очень разнообразен и определяется многими условиями - временем года и суток, температурой в нижних слоях тропосферы, движением воздуха (штиль, легкий, сильный ветер и т. д.).
Дожди бывают кратковременные и затяжные, моросящие и ливневые, а осадки в твердом виде - снегопады, крупа, град.
Количество выпадающих осадков измеряется осадкомером и равно слою воды в миллиметрах за определенное время; твердые осадки растапливают и также измеряют в виде слоя воды. Из наблюдений за много лет подсчиты-вается средняя сумма осадков за год.
Наземные осадки в отличие от осадков из свободной атмосферы возникают в виде росы, инея, изморози, гололедицы в тех случаях, когда более теплый влажный воздух соприкасается с поверхностью охлажденных предметов и на них конденсируется вода. Роса обычно образуется при ясной погоде после захода солнца при быстром остывании травинок, листьев, тонких ветвей, крупинок почвы. Приземный воздух, соприкасаясь с ними, охлаждается и достигает точки росы. Количество росы зависит от степени влажности воздуха и охлаждения предметов. При температуре воздуха ниже нуля на поверхности предметов образуются не капельки воды, а кристаллики льда-иней. Со временем он может нарастать, образуя слой льда. В холодные дни при устойчивых туманах на предметах осаждается рыхлый лед; увеличиваясь за счет мелких ледяных кристалликов, носящихся в воздухе, он образует красивый пушистый налет- изморозь. Иногда масса ее бывает столь велика, что под тяжестью ее ломаются ветви деревьев, рвутся телеграфные и электропровода.
При потеплении влажный ветер, обдувая холодные предметы, вызывает образование на них водяного или ледяного налета. Часто это бывает в горах, где корка льда достигает десятков сантиметров. После сильных морозов на поверхности почвы, дорог, на стенах домов, на деревьях образуется слой прозрачного льда-гололедица, или ожеледь. Она возникает и от дождя, капли которого замерзают в слое холодного приземного воздуха. Наземные осадки составляют небольшую долю всех осадков.
Распределение осадков по поверхности Земли неравномерно и определяется многими условиями. Основная доля водяных паров поступает в атмосферу с Мирового океана. Он же и получает основную часть осадков. Наибольшее количество осадков в экваториальной зоне - от 1500 до 2000 мм в год, наименьшее - в высоких широтах Арктики и Антарктики- 200-300 мм. Мало осадков выпадает в поясе повышенного давления атмосферы (20- 40°). В поясах умеренных широт осадков больше, чем около тропиков и в приполярных областях,-до 600-1000 мм. Большое влияние на количество осадков на суше оказывают ее близость к морям и морские течения: теплые увеличивают их, холодные уменьшают. Важный фактор - воздушные течения. Например, запад Евразии (до Урала), где господствует перенос воздуха с Атлантики, увлажнен больше, чем Сибирь и Средняя Азия. Большую роль играет рельеф. На склонах горных цепей, обращенных к влажным ветрам с океана, влаги выпадает заметно больше, чем на противоположных,- это ясно прослеживается в Кордильерах Америки, на южных отрогах Гималаев (здесь район Черрапунджи самый дождливый-до 12 тыс. мм в год), на восточных склонах гор Дальнего Востока и т. д. На картах пункты с одинаковым количеством осадков соединяются линиями - и зогиетами.
В одних местах осадков выпадает много, а испаряется влаги мало - увлажнение избыточное; в других местах осадков мало, а испаряемость велика (например, в пустынях). Коэффициент увлажнения показывает отношение количества выпадающих осадков к тому количеству, которое может испариться с данной площади за определенный срок (например, за год): К=(R/E)x100%, где R - осадки, Е - величина испаряемости. Таким образом, К показывает, насколько осадки в данном месте возмещают возможное испарение с открытой водной поверхности. Величина этого коэффициента в лесной зоне 1,0-1,5, в лесостепи - 0,6- 1,0, в степи-0,8-0,6, в полупустыне-0,1 - 0,3, в пустыне - менее 0,1. Иначе говоря, в лесной зоне осадков выпадает больше, чем может испариться,- увлажнение избыточное, в степях К меньше единицы-увлажнение недостаточное; в пустынях осадки составляют малую долю испаряемости-увлажнение ничтожное.
