Леки, пухкави и ефирни облаци – те се носят над главите ни всеки ден и ни карат да вдигнем глави нагоре и да се възхищаваме на причудливите форми и оригинални фигури. Понякога се пробива невероятна гледкадъга, а понякога сутрин или вечер по време на залез или изгрев облаците светят слънчеви лъчи, придавайки им невероятен, омагьосващ духа нюанс. Учените изучават въздушните облаци и други видове облаци от дълго време. Те дадоха отговори на въпросите що за феномен е това и какви видове облаци има.

Всъщност не е толкова лесно да се даде обяснение. Защото те се състоят от обикновени капчици вода, които са били повдигнати от топъл въздух от повърхността на Земята. Най-много голям бройнад океаните се образуват водни пари (тук се изпаряват най-малко 400 хиляди кубически километра вода за една година), на сушата - четири пъти по-малко.

И тъй като в горни слоевеАтмосферата е много по-студена, отколкото отдолу, въздухът там се охлажда доста бързо, парата кондензира, образувайки малки частици вода и лед, в резултат на което се появяват бели облаци. Може да се твърди, че всеки облак е своеобразен генератор на влага, през който преминава водата.

Водата в облака е в газообразно, течно и твърдо състояние. Влияят водата в облака и наличието на ледени частици в тях външен видоблаци, тяхното образуване, както и естеството на валежите. Това е типът облак, който определя водата в облака, например в душ облаците най-голямото числовода, а за nimbostratus тази цифра е 3 пъти по-малка. Водата в облака също се характеризира с количеството, което се съхранява в тях - водният резерв на облака (вода или лед, съдържащи се в облачен стълб).

Но всичко не е толкова просто, защото за да се образува облак, капките се нуждаят от кондензационни зърна - най-малките частиципрах, дим или сол (ако говорим за морето), по които да полепнат и около които да се образуват. Това означава, че дори съставът на въздуха да е напълно пренаситен с водна пара, без прах той няма да може да се превърне в облак.

Каква точно форма ще приемат капките (водата) зависи преди всичко от температурните показатели в горните слоеве на атмосферата:

• ако температурата на атмосферния въздух надвишава -10°C, белите облаци ще се състоят от водни капчици;
• ако температурата на атмосферата започне да варира между -10°C и -15°C, тогава съставът на облаците ще бъде смесен (капково + кристално);
• ако температурата в атмосферата е под -15°C, белите облаци ще съдържат ледени кристали.

След подходящи трансформации се оказва, че 1 cm3 облак съдържа около 200 капки, а радиусът им ще бъде от 1 до 50 μm (средните стойности са от 1 до 10 μm).

Облачна класификация

Вероятно всеки се е чудил какви видове облаци има? Образуването на облаци обикновено се случва в тропосферата, горна границакойто в полярните ширини се намира на разстояние 10 km, в умерените ширини - 12 km, в тропическите ширини - 18 km. Често могат да се наблюдават и други видове. Например, перлените обикновено се намират на надморска височина от 20 до 25 км, а сребърните - от 70 до 80 км.

По принцип имаме възможност да наблюдаваме тропосферни облаци, които се разделят на следните видове облаци: горен, среден и долен слой, както и вертикално развитие. Почти всички от тях (с изключение на последния тип) се появяват, когато влажен, топъл въздух се издига нагоре.

Ако въздушни маситропосферата е вътре спокойно състояние, перести, слоести облаци (цирослости, високослоести и нимбослоести) и ако въздухът в тропосферата се движи на вълни, се появяват купести облаци (цирокумулуси, алтокумулуси и слоестокумулуси).

Горни облаци

Става дума за перести, пересто-купести и пересто-слоести облаци. Небесните облаци изглеждат като пера, вълни или воал. Всички те са полупрозрачни и повече или по-малко свободно пропускат слънчевите лъчи. Те могат да бъдат или изключително тънки, или доста плътни (cirrostratus), което означава, че е по-трудно за светлината да проникне през тях. Облачното време сигнализира за приближаването на топлинен фронт.

Перистите облаци могат да се появят и над облаците. Те са подредени на ивици, които пресичат небесния свод. В атмосферата те се намират над облаците. По правило утайката не пада от тях.

В средните ширини белите облаци от горното ниво обикновено се намират на надморска височина от 6 до 13 km, в тропическите ширини те са разположени много по-високо (18 km). В този случай дебелината на облаците може да варира от няколкостотин метра до стотици километри, които могат да бъдат разположени над облаците.

Движението на облаците от горния слой по небето зависи предимно от скоростта на вятъра, така че може да варира от 10 до 200 км/ч. Небето на облаците се състои от малки ледени кристали, но времето на облаците не дава практически валежи (и ако го прави, тогава ги измервайте на в моментаняма възможност).

Средна облачност (от 2 до 6 km)

Това са купести облаци и слоести облаци. В умерените и полярните ширини те се намират на разстояние от 2 до 7 км над Земята; в тропическите ширини те могат да се издигнат малко по-високо - до 8 км. Всички те имат смесена структура и се състоят от водни капчици, смесени с ледени кристали. Тъй като височината е малка, през топлия сезон те се състоят главно от водни капчици, през студения сезон - от ледени капчици. Вярно е, че валежите от тях не достигат до повърхността на нашата планета - те се изпаряват по пътя.

Купестите облаци са леко прозрачни и са разположени над облаците. Цветът на облаците е бял или сив, на места потъмнял, имащ вид на пластове или успоредни редовеот кръгли маси, валове или огромни люспи. Мътните или вълнообразни слоести облаци са воал, който постепенно закрива небето.

Образуват се основно при студен фронтизмества топлата към върха. И въпреки че валежите не достигат до земята, появата на облаци от среден слой почти винаги (освен, може би, с форма на кула) сигнализира за промяна на времето в най-лошата страна(например до гръмотевична буря или снеговалеж). Това се случва поради факта, че само по себе си студен въздухмного по-тежък от топлия въздух и движещ се по повърхността на нашата планета, той много бързо измества нагрятите въздушни маси нагоре - следователно, поради това, с рязко вертикално издигане на топъл въздух, първо се образуват бели облаци от средния слой, а след това дъждовни облаци, чието облачно небе носи гръмотевици и светкавици.

Ниска облачност (до 2 км)

Слоестите облаци, нимбите и купестите облаци съдържат водни капчици, които замръзват в снежни и ледени частици през студения сезон. Разположени са доста ниско - на разстояние от 0,05 до 2 km и представляват плътна, равномерна ниско надвиснала покривка, рядко разположена над облаци (други видове). Цветът на облаците е сив. Слоестите облаци изглеждат като големи шахти. Облачното време често е придружено от валежи (слаб дъжд, сняг, мъгла).

Облаци на вертикално развитие (конвенции)

Самите купести облаци са доста плътни. Формата е малко като купол или кула със заоблени очертания. Купестите облаци могат да се разкъсат при поривист вятър. Намират се на разстояние 800 метра от земната повърхности по-висока, дебелината варира от 1 до 5 km. Някои от тях са способни да се трансформират в купесто-дъждовни облаци и се намират над облаците.

Купесто-дъждовните облаци могат да бъдат доста голяма надморска височина(до 14 км). Долните им нива съдържат вода, горните съдържат ледени кристали. Появата им винаги е придружена от валежи, гръмотевични бури, а в някои случаи и градушки.

Купестите и купестите облаци, за разлика от другите облаци, се образуват само при много бързо вертикално издигане на влажен въздух:

1. Влажен топъл въздух се издига изключително интензивно.
2. На върха капчици вода замръзват, горна частоблаците стават по-тежки, спускат се и се простират към вятъра.
3. Четвърт час по-късно започва гръмотевична буря.

Облаци от горните слоеве на атмосферата

Понякога в небето можете да наблюдавате облаци, които се намират в горните слоеве на атмосферата. Например на височина от 20 до 30 км се образуват перлени небесни облаци, които се състоят главно от ледени кристали. И преди залез или изгрев често можете да видите сребърни облаци, които се намират в горните слоеве на атмосферата, на разстояние около 80 км (интересното е, че тези небесни облаци са открити едва през 19 век).

Облаците в тази категория могат да бъдат разположени над облаците. Например облакът е малък, хоризонтален и силно слоест облак, който често се среща над облаци като купесто-дъждовни и купесто-дъждовни. Този типоблаци могат да се образуват над облаци от пепел или облаци от огън по време на вулканични изригвания.

Колко дълго живеят облаците?

Животът на облаците зависи пряко от влажността на въздуха в атмосферата. Ако има малко, те се изпаряват доста бързо (например има бели облаци, които се задържат не повече от 10-15 минути). Ако има много, те могат да издържат доста дълго дълго време, изчакайте да се образуват определени условия и паднете на Земята под формата на валежи.

Без значение колко дълго живее един облак, той никога не е в непроменено състояние. Частиците, които го съставят, непрекъснато се изпаряват и се появяват отново. Дори ако външно облакът не променя височината си, всъщност той е вътре постоянно движение, тъй като капките в него се спускат, преместват се във въздуха под облака и се изпаряват.

Облак у дома

Белите облаци се правят сравнително лесно у дома. Например един холандски художник се научи да го създава в апартамента си. За това той определена температура, ниво на влажност и осветление, димната машина изпусна малко пара. Облакът, който се получава, може да издържи няколко минути, което ще бъде напълно достатъчно, за да заснемете невероятно явление.

Всеки знае, че облаците се състоят от малки капчици вода или ледени кристали. Водни капки в облак имат различен диаметър- от части от микрометъра до няколко милиметра. Колкото и малка да е една ледена капка, тя все пак е по-тежка от въздуха. Следователно възниква естествен въпрос: как водните капки (и в същото време облакът като цяло) остават във въздуха и не падат на земята? В същото време възниква друг въпрос: при какви условия водните капки престават да висят във въздуха и падат на земята под формата на дъжд? Да започнем с най-малките капчици, чийто радиус е част от микрометъра. Такива капчици са предотвратени от падане от произволни удари от въздушни молекули в хаотичен топлинно движение. Това движение се нарича брауново - на името на английския ботаник Р. Браун, който го открива през 1828 г. Ударите на въздушните молекули принуждават капката да отскача в най-много различни посоки; в резултат се движи по странно начупена траектория. Колкото по-тежка е капката, толкова по-трудно е за въздушните молекули да я преместят от мястото й и следователно, толкова повече по-малко роляБрауново движение. Но в същото време влиянието на гравитацията се увеличава. Когато радиусът на една капка стане по-голям от микрометър, нейното движение престава да бъде Брауново. Капката започва да пада под въздействието на гравитацията, като постепенно се ускорява. И тогава започва да свири голяма роля нов фактор, предотвратявайки падането на капката - съпротивление въздушна среда. Едновременно с ускорението на капката възниква и започва да нараства въздушна съпротивителна сила, действаща върху капката. Тя е насочена противоположно на гравитацията и пропорционална на скоростта на падане. С нарастването на съпротивителната сила скоростта на падащата капка нараства все по-бавно. Когато силата на въздушното съпротивление е равна по големина на силата на гравитацията, по-нататъшното увеличаване на скоростта на падането спира и след това капката пада равномерно. Такава равномерно движеща се капка може да бъде забавена и дори изхвърлена нагоре от възходящ поток топъл въздух. А земята, която се нагрява от слънцето, е постоянен източник на такива възходящи въздушни течения. Освен това, когато капката падне, тя може просто да се изпари. Или се разпада на по-малки капчици. Но една капка може, напротив, да стане по-голяма: да се слее с други или да кондензира допълнителна пара на повърхността си и след това пак ще падне на земята. Така възникват валежите. В известен смисъл можете дори да кажете, че валежът (дъжд или сняг) е падането на облаци на земята, само че в действителност дъждовните капки или снежинките са твърде големи и тежки, за да бъдат компоненти на облаци. Ако погледнете облак отстрани по време на дъжд, изглежда, че той пада на земята.

Защо облаците не падат на земята?

Всеки знае, че облаците се състоят от малки капчици вода или ледени кристали. Водните капки в облака имат различен диаметър – от части от микрометъра до няколко милиметра. Колкото и малка да е една ледена капка, тя все пак е по-тежка от въздуха. Следователно възниква естествен въпрос: как водните капки (и в същото време облакът като цяло) остават във въздуха и не падат на земята? В същото време възниква друг въпрос: при какви условия водните капки престават да висят във въздуха и падат на земята под формата на дъжд?

Да започнем с най-малките капчици, чийто радиус е част от микрометъра. Такива капчици са предотвратени от падане надолу от случайни удари от въздушни молекули в хаотично топлинно движение. Това движение се нарича брауново - на името на английския ботаник Р. Браун, който го открива през 1828 г. Ударите на въздушните молекули принуждават капката да отскача в различни посоки; в резултат се движи по странно начупена траектория.

Колкото по-тежка е капката, толкова по-трудно е за въздушните молекули да я преместят от мястото й и следователно толкова по-малка е ролята на брауновото движение. Но в същото време влиянието на гравитацията се увеличава. Когато радиусът на една капка стане по-голям от микрометър, нейното движение престава да бъде Брауново. Капката започва да пада под въздействието на гравитацията, като постепенно се ускорява. И тогава нов фактор, който предотвратява падането на капката, започва да играе голяма роля - съпротивлението на въздуха. Едновременно с ускорението на капката възниква и започва да нараства въздушна съпротивителна сила, действаща върху капката. Тя е насочена противоположно на гравитацията и пропорционална на скоростта на падане.

С нарастването на съпротивителната сила скоростта на падащата капка нараства все по-бавно. Когато силата на въздушното съпротивление е равна по големина на силата на гравитацията, по-нататъшното увеличаване на скоростта на падането спира и след това капката пада равномерно. Такава равномерно движеща се капка може да бъде забавена и дори изхвърлена нагоре от възходящ поток топъл въздух. А земята, която се нагрява от слънцето, е постоянен източник на такива възходящи въздушни течения.

Освен това, когато капката падне, тя може просто да се изпари. Или се разпада на по-малки капчици.

Но една капка може, напротив, да стане по-голяма: да се слее с други или да кондензира допълнителна пара на повърхността си и след това пак ще падне на земята. Така възникват валежите. В известен смисъл можете дори да кажете, че валежът (дъжд или сняг) е падането на облаци на земята, само че в действителност дъждовните капки или снежинките са твърде големи и тежки, за да бъдат компоненти на облаци.

2015-03-25
Строго погледнато, облаците не са пълни с вода. Те не са гъби, които абсорбират вода. Облаците се състоят от много малки течни капчици или ледени кристали, окачени във въздуха. Водните капки и ледените кристали могат да бъдат сравнени с поплавък, защото са толкова малки, че съпротивлението на въздуха се балансира от гравитацията. За да бъдем по-точни, водните капчици и ледените кристали всъщност не се носят неподвижно в небето. Те непрекъснато падат много бавно под въздействието на гравитацията и понякога се издигат с издигащия се въздушен поток. Това падане е толкова бавно и облаците са толкова големи и далечни, че е трудно за случаен наблюдател на земята да забележи това движение.

В книгата "Физика на облаците" от Луис Дж. Батан са дадени следните цифри: капка с радиус 10 микрона пада със скорост 1 см/сек, капка с радиус 50 микрона вече пада при скорост 26 см/сек. В случай, че капките се увеличават по размер в резултат на сблъсъци и сливания, капките могат да станат толкова големи, че съпротивлението на въздуха да не играе роля голяма роля(за радиус > 0,1 mm). Такива капки падат под формата на дъжд.

Облаците са съставени предимно от въздух. Когато казваме, че една кофа е пълна с вода, имаме предвид, че почти цялото свободно пространство в кофата съдържа вода. В облака всичко е различно. Водата, която съставлява облака, пада като дъжд много преди да се е сляла достатъчно, за да запълни целия обем на облака. Изненадващо, само една милиардна част от обема на облака се състои от вода. Всичко друго е въздух.

Как могат облаците да бъдат толкова визуално ярки, ако са почти съставени от въздух? Основна причинапри отразяване на светлината от повърхността на предметите. как по-голяма площповърхности, т.н повече светлинаотразени. Облаците изглеждат бели по същата причина, поради която снегът изглежда бял. Така че докато облакът не съдържа много вода по отношение на общия обем, той има трилиони малки капчици, които добавят множество отражения и пречупвания.

Нека дадем пример в числа, нека приемем, че облакът се състои от водни капки, които всички имат радиус $R$ и са равномерно разпределени. Да предположим, че общият обем на облака е постоянен и равен на $V$, а общият обем вода в този облак е $V_(w)$. Обемът на една сферична капка вода е $\frac(4)(3) \pi r^(3)$, броят на капките е $N$, т.е. общият обем вода в облака: $ V_(w) = N \frac(4)( 3) \pi r^(3)$. В допълнение, повърхностната площ на една сфера е $4 \pi r^(2)$, така че общата повърхностна площ на капчиците в целия облак е $S_(\text(total)) = N 4 \pi r^(2)$. Решавайки получената система, получаваме: $ S_(\text(general)) = \frac(3V_(w))(R)$. Тъй като общият обем вода е фиксиран, това уравнение ни казва, че ако радиусът на всяка капка намалее, общата повърхност на капките ще се увеличи. За облак от капчици с много малък размер общата повърхност на облака ще бъде много висока. Тъй като количеството светлина, отразена от даден обект, силно зависи от повърхността, отразяващата способност на такъв облак ще бъде много висока, въпреки факта, че по същество е въздух.

Трябва да се отбележи, че въпреки че отделните капчици намаляват по размер, тяхната индивидуална повърхност разбира се става по-малка. Но за фиксирана общ обемвода в облака, общият брой на по-малките капчици ще бъде по-голям, което означава повече обща площповърхности.

Добър въпрос. Тъй като, както е известно от училищни учебници, облаците се състоят от малки капчици вода и малки ледени кристали, които по един или друг начин са по-тежки от въздуха.

Как се задържат на върха? Къде е нотор гравитация? И защо това задържане доста често завършва с падане на капчици под формата на дъжд?

Теорията за непрекъснатото движение, наречена Браунова, основана на факта, че капчици с радиус от част от микрометъра са възпрепятствани да паднат от въздушни молекули, които се удрят срещу тях, придавайки на тези капчици случайно движение, обяснява само част от проблема, но не всички.

Защо тази капка внезапно става по-голяма по размер и тегло и въздушните молекули вече не могат да я избутат от мястото й? Ясно е, че когато движението на капката спре и тя спре, тя започва да пада. Тогава се включва гравитацията – когато капката спира. Но тогава се включва съпротивлението на въздуха... Това е като цирков номер, когато велосипедист или мотоциклетист кара по вертикални повърхности. Ако спрат, ще паднат. Но когато яздят, те не падат. Те се държат, практически окачени, от движение...

Те казват, че облаците, състоящи се от капчици и ледени кристали, се „задържат“ нагоре и се предотвратяват от падане от издигащи се въздушни течения от земята, нагрявани от слънцето. Ето защо, казват те, птиците могат да се реят над земята, без да пляскат с криле.

Какво задържа облаците в небето, когато е нощ? И дори безлунен? И ако, да речем, орелът спешно трябва да отлети някъде по своя работа, ще трябва ли непрекъснато да пляска с криле през нощта, като луд или още неизпълнял летец?

Има мнение, че облаците все още падат. Под формата на дъжд или сняг. Но снежинките и още повече дъждовните капки са твърде тежки, за да бъдат компоненти на облаците. Тоест от едно тяло или предмет изпадат напълно различни тела. Това се случва в приказките. Или при изпълнение на трик от илюзионист...

Или може би облакът изобщо не е обект, а определен процес, който се случва непрекъснато. И виждаме това, което виждаме, тоест това, което ни е позволено да видим. Защото, ако видим същността на процеса, или няма да разберем нищо, или ще влезем в контакт с непознатото и ще видим лицето на Бога, което е абсолютно неприемливо за хората.

Или може би облаците не падат на земята, защото просто знаят как да летят?

Може би така е било първоначално замислено? В края на краищата, ако можеха да паднат на земята, много от нас щяха да умрат, ако попаднат под толкова много лед и вода. Но това не беше включено в плановете на Създателя. Защото човешката душа трябва да издържи изпитания, а не веднага да се освободи от всички беди и грижи, погребани заедно с тялото под тонове вода и лед.

Или може би е начертано или проектирано за нас картина на живона небесна сфера, като 3D? Като например дъга или звезди. Дъгата блести и блести с цветове, звездите блестят и блестят. И облаците плуват, вземете различни форми, и приличат на животни, птици и дори хора. И всичко това, за да не бъдем толкова тъжни на Земята. Все пак нарисуваното не пада...