Размер капель дождя
Образующиеся в облаках капли обычно одинаковы по размерам, но на землю они падают разными. В этом можно убедиться не только путем наблюдений. Например, по словам некоторых ученых, можно быстро вынести под дождь сито с мукой. После попадания дождевых капель, на сите образуются мучные комочки и все они отличаются по размерам. Значит, во время дождя с неба падают как маленькие, так и крупные капли воды. И это при условии, что в облаках образуются практически не отличимые друг от друга частицы. Возникает вопрос — что происходит с ними во время падения на землю? Какое-то явление явно меняет их размеры и это точно не столкновения.
Дождь идет не только на Земле, но и на других планетах. Только вот на Сатурне и Юпитере он состоит не из воды, а алмазов
Соорудив упомянутую в начале статьи конструкцию с падающими каплями, исследователи принялись наблюдать за их структурой при помощи камеры с частотой обновления 1000 кадров в секунду. По данным Nature Physics, снизу на капли дул воздух — таким образом исследователи имитировали падение воды с высоты около одного километра. На видеоролике ниже можно увидеть, как оказываемое воздухом сопротивление сначала сплющивает каплю, а потом она приобретает форму парашюта. Не выдерживая давления, верхняя стенка капли разрывается и распадается на несколько десятков частиц разной величины. В конечном итоге получается, что в воздухе одинаковые дождевые капли будто бы взрываются — этим и можно объяснить различия между каплями. И их столкновение тут ни при чем.
Дотянуться до неба
Опытные техники-метеорологи определяют высоту облачности и форму облаков на глазок. А начинающим помогает прибор ИВО и специальный Атлас облаков, где есть фотографии всех их видов и подвидов. Однако понять, в каком ярусе находятся облака (среднем или нижнем) может и неспециалист.
Метеорологи, которые работают и в аэропортах, тоже определяют и анализируют метеорологические условия, которые важны для безопасного взлёта и посадки самолётов. В том числе оценивают они и облачность. Определяют её обязательно с помощью приборов, но потом частенько уточняют у пилотов самолётов, которые недавно сели, какой была верхняя и нижняя граница облачности. Разница, по словам Светланы Юрьевны, составляет обычно не более 10 м.
Запах после дождя
Стоит отметить, что вышеупомянутый эксперимент был проведен в далеком 2009 году. С тех пор ученые узнали еще много чего интересного о природе дождей. Например, в 2015 году сотрудники Массачусетского технологического института (США) выяснили, почему после ливней воздух обретает необычный, свежий запах. По их словам, когда дождевые капли падают на землю, они образуют собой крошечные лужи. Еще раз попав по ним, они поднимают в воздух микроскопические частицы, которые лежали на почве. К этим частицам можно отнести пыль, пыльца растений, фрагменты почвы и даже бактерии с вирусами. Так что, любимый многими «запах после дождя» может нести некоторую опасность человеческому здоровью. Однако, это не значит, что после дождя нельзя гулять — случаев, когда люди заражались вирусами после ливней, официально нет.
Землистый запах, который ощущается после дождя, называется петрикором
А вот вам еще один интересный факт — дождевые капли очень редко стекают по окнам по прямой линии. Этому явлению есть объяснение и причина непредсказуемых маршрутов капель заключается не только в порывах ветра. Если посмотреть на стекла под микроскопом, можно увидеть, что они не такие уж и ровные, какими кажутся на первый взгляд. Дождевые капли будто бы движутся по рельсам и предсказать их путь практически невозможно.
А в последнее время в дождевой воде содержится очень много микропластика. Под этим термином подразумеваются пластиковые частицы длиной менее 5 миллиметров. О том, почему на нашей планете идут «пластиковые дожди», временем ранее рассказывала моя коллега Любовь Соковикова. Рекомендую почитать ее статью прямо сейчас!
По форме и количеству
В нашей области шесть метеостанций, которые наблюдают за погодой и исследуют атмосферные явления, и в том числе оценивают количество, форму и высоту облачности. Эти наблюдения проводятся восемь раз в сутки. На их основе техники-метеорологи станций составляют специальные синоптические телеграммы.
Данные от шести белгородских метеостанций сливаются с информацией от метеостанций всего Центрально-Чернозёмного региона и отправляются в Москву. Главный метеоцентр, опираясь на них, составляет карты погоды. А по ним специалисты-синоптики уже видят, какой атмосферный фронт и куда идёт, – а значит, могут составить прогноз погоды.
Появление
Кучево-дождевое облако в Монтеррее, Мексика .
Частичный вид кучево-дождевого облака, возможно, дугового облака .
Возвышающиеся кучево-дождевые облака обычно сопровождаются кучевыми облаками меньшего размера . База кучево-дождевых облаков может простираться на несколько километров в поперечнике и занимать низкие и средние высоты, образуя их на высоте примерно от 200 до 4000 м (от 700 до 10 000 футов). Пики обычно достигают 12 000 м (39 000 футов), а в крайних случаях — 21 000 м (69 000 футов) и более. Хорошо развитые кучево-дождевые облака характеризуются плоской, похожей на наковальню вершиной (купол наковальни), вызванной сдвигом или инверсией ветра вблизи тропопаузы . Полка наковальни может предшествовать вертикальной составляющей главного облака на многие километры и сопровождаться молнией . Иногда поднимающиеся воздушные посылки превышают равновесный уровень (из-за импульса) и образуют превышающуюся вершину, достигающую высшей точки на максимальном уровне посылки . При вертикальном развитии это самое большое из всех облаков обычно проходит через все три облачных области. Даже самое маленькое кучево-дождевое облако затмевает своих соседей.
Разновидность
- Кучево-дождевые лохмотья : облако с пухлой вершиной, похожее на кучевые облака, из которых оно развивается; при правильных условиях он может стать кучево-дождевым капиллятом.
- Cumulonimbus capillatus : облако с перистыми волосками наверху.
Дополнительные возможности
Вспомогательные облака
- Аркус (включая и облака): низкое горизонтальное образование облаков, связанное с передним краем грозового истечения.
- Паннус : сопровождается нижним слоем облака видов фрактусов, образующихся в осадках.
- Pileus (только виды calvus): небольшое шапкообразное облако над родительскими кучево-дождевыми облаками.
- Велум : тонкий горизонтальный лист, образующийся вокруг середины кучево-дождевых облаков.
Дополнительные возможности
- Incus (только виды capillatus): кучево-дождевые облака с плоской наковальней на вершине усиков, вызванные сдвигом ветра, когда восходящие воздушные потоки попадают в инверсионный слой в тропопаузе.
- Mamma или mammatus : состоит из пузырьковидных выступов на нижней стороне.
- Туба: колонна, свисающая с основания облака, которая может развиться в воронкообразное облако или торнадо. Они, как известно, падают очень низко, иногда всего на 6 метров (20 футов) над уровнем земли.
- Фланговая линия — это линия небольших кучево-дождевых или кучевых облаков, обычно связанных с сильными грозами.
- Перерегулирования сверху является купол , который возвышается над грозовой; это связано с суровой погодой.
Стоп-кадр выстрел из кучева — дождевого облака на расстоянии подвергая вспышку молнии.
Дополнительные функции на основе осадков
- Дождь : осадки, которые достигают земли в виде жидкости, часто в виде ливневой шахты .
- Вирга : осадки, которые испаряются, не достигнув земли.
Жизнь облака
Но вернёмся к облакам. Об их происхождении большинство из нас узнало в шестом классе на уроке географии.
Жизнь облака иногда исчисляется минутами, порой – часами. Всё зависит от условий окружающей среды и времени года. Летом, например, испарение с земли интенсивнее – и облака развиваются быстрее. Скопления водяного пара в небе не статичны – они постоянно меняют свою форму. Всё потому, что эти мельчайшие капельки воды циркулируют внутри облака. Восходящие потоки воздуха несут их вверх, там они охлаждаются и начинают падать вниз. И так раз за разом. По пути они встречаются друг с другом, укрупняются, тяжелеют и, когда их масса достигает критической точки, выпадают из облака – идёт дождь.
Атмосферные войны
Над нашей головой часто разыгрываются битвы, о которых мы даже не подозреваем. Сталкиваются и воюют холодные и тёплые воздушные массы. А нам остаётся лишь огорчённо вздыхать, когда в мае вдруг наступают заморозки, или радоваться летнему теплу в октябре.
Во внутренней кухне этой небесной войны разбираются лишь синоптики. Они анализируют метеорологическую информацию и могут почти со стопроцентной точностью сказать, куда и с какой скоростью движутся холодные воздушные массы, где они могут встретиться с тёплыми и кто выиграет в этой битве.
Однако кое‑какие знаки с неба под силу прочитать и неспециалисту. Например, если увидите особый вид облаков с загнутыми вверх кончиками (они так и называются – когтевидные), то стоит ждать плохой погоды: летом – дождей, зимой – снегопадов.
У тёплого и холодного фронтов свой боевой порядок движения облаков.
Перистые когтевидные / Фото: Владимир Юрченко
Типы облаков
Облака образуются, когда температура воды достигает точки росы в присутствии ядер конденсации в тропосфере . Атмосфера представляет собой динамическую систему, и местные условия турбулентности , подъема и других параметров приводят к образованию многих типов облаков. Различные типы облаков встречаются достаточно часто, чтобы их можно было классифицировать. Кроме того, некоторые атмосферные процессы могут заставить облака организовываться в различные структуры, такие как волновые облака или облака актиноформ . Это крупномасштабные структуры, и их не всегда легко идентифицировать с одной точки зрения.
Облачный атлас
Наблюдая за облаками, метеорологи прежде всего оценивают высоту облачности. Для этого у них есть специальный прибор ИВО – измеритель высоты нижней границы облаков. А проходить она может всего лишь в 30 м от земли! Невероятно, но факт. Речь о тумане, который поднялся на эту высоту и с этой отметки уже считается облачностью. При этом верхняя граница нижнего яруса облаков находится на высоте 2,5 км!
Облака нижнего яруса серые, неоднородные, тяжёлые. Они могут полностью закрывать небо плотной пеленой, сквозь которую не просвечивает ни солнце, ни луна. Эти облака бывают трёх видов: слоисто-кучевые, слоистые и слоисто-дождевые. Именно последние – слоисто-дождевые – приносят обильные и долгие дожди или снегопады. А вот слоистые дают моросящий дождик или мелкий снежок в виде зёрнышек-крупинок.
Облака среднего яруса тоже плотные, но уже светло-серые, беловатые. Они тоже могут закрывать небо сплошной пеленой, но небо сквозь них просвечивает. Располагаются эти облака на высоте от 2,5 до 6 км и бывают двух видов: высококучевые и высокослоистые.
Облака верхнего яруса плывут по небу на высоте от 6 до 10 км. Это тонкие белые облачка, похожие на пёрышки. Они бывают немного видны, а бывает, затягивают всё небо – как будто на него накинули тонкий белый шёлк. Эти облака разделяются на перистые, перисто-кучевые и перисто-слоистые.
