Что происходит в облаках?

Дождь — это …

В сказаниях некоторых народов первый весенний дождь называют Живой водой. В некоторых регионах Земли все живое существует только благодаря дождям

Дождь один из ключевых элементов такого жизненно важного для всей планеты процесса как КРУГОВОРОТ ВОДЫ В ПРИРОДЕ →

Как оказывается не любую воду падающую с неба можно назвать дождём. Важным условием определяющим дождь как дождь является размер капель. Капли должны быть не менее 0,5 мм. Если же капли менее 0,5 мм то это не дождь, а морось.

Научно-технический энциклопедический словарь

Дождь — капли воды, падающие из атмосферы Земли на ее поверхность, в отличие от ТУМАНА или РОСЫ, которые оседают как взвесь, и снега или ГРАДА, выпадающих в форме частичек льда. ТУЧИ — это множество мельчайших капелек влаги, которые, увеличиваясь затем вследствие КОНДЕНСАЦИИ, образуют дождевые капли. Перемещающиеся над морем теплые воздушные массы поглощают водяной пар и поднимаются с тепловыми потоками. Водяной пар, конденсируясь, образует тучи, с учетом, что обычно средняя годовая сумма осадков на наветренных склонах гор больше в сравнении с подветренными. Количество осадков измеряется с помощью ДОЖДЕМЕРА. см. также ОСАДКИ.

Научно-технический энциклопедический словарь

География. Современная иллюстрированная энциклопедия

Дождь — жидкие осадки, выпадающие из облаков в виде капель диаметром 0,5 мм и больше. Следует отличать дождь от мороси, имеющей меньшие размеры капель. Во внетропических широтах дожди чаще образуются при таянии ледяных кристаллов, выпадающих из облаков (на таких кристаллах в облаках конденсируется и намерзает водяной пар). В тропиках дожди нередко выпадают и из тёплых, чисто водных облаков, в которых нет ледяных кристаллов, – там рост дождевых капель происходит в основном за счёт слияния (коагуляции) мелких капель в более крупные. Различают обложные и ливневые дожди. Обложные дожди выпадают только во внетропических широтах, из облаков на атм. фронтах либо вблизи центра циклона в период от нескольких часов до суток. Для них характерна умеренная и довольно равномерная по времени интенсивность, однако в сумме обложные дожди приносят значительную долю осадков в умеренных широтах. Ливневые дожди выпадают из кучево-дождевых облаков, формирующихся как на холодных фронтах, так и вне их (в последнем случае они называются внутримассовыми). Наблюдаются на всех широтах Земли, кроме приполярных областей. В тропиках все дожди ливневые, выпадающие либо из внутримассовых кучево-дождевых облаков, либо при прохождении тропических циклонов. Для ливневых дождей типично быстрое нарастание интенсивности в начале и быстрое прекращение в конце, высокая общая интенсивность, относительно небольшая продолжительность. Нередко ливневые дожди сопровождаются грозами. Сильные и/или продолжительные дожди могут стать причиной стихийных бедствий (наводнения, оползни, сели, снежные лавины и др.). Длительное отсутствие дождей, наоборот, вызывает засуху, может способствовать лесным пожарам, фотохимическому смогу и др. неблагоприятным явлениям.

География. Современная иллюстрированная энциклопедия. — М.: Росмэн. Под редакцией проф. А. П. Горкина. 2006

Методы воздействия на облака

Совр. нау­ка и тех­ни­ка дос­тиг­ли уров­ня раз­вития, по­зво­ляю­ще­го управ­лять не­ко­торы­ми про­цес­са­ми в О., ис­кус­ст­вен­но из­ме­няя их фа­зо­вое со­стоя­ние и мик­ро­струк­ту­ру. Наи­боль­шие ус­пе­хи дос­тиг­ну­ты в рас­сеи­ва­нии пе­ре­ох­ла­ж­дён­ных О. и ту­ма­нов, в воз­дей­ст­вии на гра­до­опас­ные О. в це­лях пре­дот­вра­ще­ния гра­до­би­тий. Для рас­сея­ния пе­ре­ох­ла­ж­дён­ных О. и ту­ма­нов в них вно­сят­ся (с по­мо­щью спец. на­зем­ных ус­та­но­вок-ге­не­ра­то­ров или с са­мо­лё­та) хла­до­реа­ген­ты (час­ти­цы су­хо­го льда – твёр­дой уг­ле­ки­сло­ты) или час­ти­цы льдо­об­ра­зую­щих ве­ществ (ио­ди­стое се­реб­ро, ио­ди­стый сви­нец и др.), спо­соб­ст­вую­щие об­ра­зо­ва­нию в О.

Ос­нов­ные фор­мы об­ла­ков по ме­ж­ду­на­род­ной клас­си­фи­ка­ции и их ха­рак­те­ри­сти­ки
Формы облаков, их латинские названия и обозначения	Размеры облаков	Преимущественное фазовое строение	Время жизни облака	Максимальные вертикальные скорости	Виды осадков у земли
высота нижней границы, км	толщина, км	горизонтальная протяженность, км
Перистые,	6-10	0,2-3	102-103	Кристаллические	Сутки и более	Десятки см/сек	Отсутствуют
Перисто-кучевые, Cirrus (Ci)	6-9	0,2-1,0	10-102	Кристаллические	Сутки и более	Десятки см/сек	Отсутствуют
Перисто-слоистые, Cirrostratus (Cs)	5-9	0,5-5	102-103	Кристаллические	Сутки и более	Десятки см/сек	Отсутствуют
Высококучевые, Altocumulus (Ac)	2-6	0,1-0,8	10-102	Капельные, смешанные	Сутки и более	Десятки см/сек	Отсутствуют
Высокослоистые, Altostratus (As)	3-6	0,5-3	102-103	Смешанные, кристаллические	Сутки и более	Десятки см/сек	Дождь, снег
Слоисто-дождевые, Nimbostratus (Ns)	0,1-1,0	1-10	102-103	Смешанные	Сутки и более	Десятки см/сек	Дождь, снег
Слоисто-кучевые, Stratocumulus (Sc)	0,4-2,0	0,1-1,0	10-103	Капельные	Сутки и более	Десятки см/сек	Отсутствуют или морось
Слоистые, Stratus (St)	0,1-0,7	0,1-1,0	10-103	Капельные	Сутки и более	Десятки см/сек	Отсутствуют или морось
Кучевые, Cumulus (Сu)	0,8-2,0	0,3-3	1-5	Капельные	Десятки минут	1 м/сек	Отсутствуют
Кучево-дожевые, Cumulonimbus (Cb)	0,4-1,5	5-12	5-50	Смешанные	Десятки минут	15-20 м/сек	Ливень, град

дос­та­точ­но­го ко­ли­че­ст­ва кри­стал­ли­ков льда, ко­то­рые за­тем ук­руп­ня­ют­ся и вы­па­да­ют из О. При этом уп­ру­гость во­дя­но­го па­ра в О. по­ни­жа­ет­ся, ка­п­ли ис­па­ря­ют­ся и на­сту­па­ет рас­сея­ние О. (ту­ма­на). О. мо­гут быть ис­кус­ст­венно соз­да­ны с по­мо­щью те­п­ло­вых ис­точ­ни­ков кон­век­ции – ме­тео­тро­нов или с по­мо­щью вне­се­ния до­пол­нит. вла­ги. Так, при сго­ра­нии 1 кг ке­ро­си­на об­ра­зу­ет­ся ок. 1,2 кг во­дя­но­го па­ра. Это­го обыч­но дос­та­точ­но для об­ра­зо­ва­ния кон­ден­са­ци­он­ных сле­дов за са­мо­лё­та­ми, ле­тя­щи­ми на выс. 8–12 км. Дли­тель­ность су­ще­ст­во­ва­ния та­ких сле­дов за­ви­сит от влаж­но­сти ат­мо­сфе­ры. В разл. го­су­дар­ст­вах про­во­дят­ся на­уч. ра­бо­ты по ис­кусств. ре­гу­ли­ро­ва­нию и пе­ре­рас­пре­де­ле­нию осад­ков. Боль­шая при­род­ная из­мен­чи­вость ко­ли­че­ст­ва ес­те­ст­вен­но вы­па­даю­щих осад­ков су­ще­ст­вен­но ос­лож­ня­ет про­бле­му оп­ре­де­ле­ния ре­аль­ной эф­фек­тив­но­сти при­ме­няе­мых ме­то­дов воз­дей­ст­вия. Од­на­ко раз­ви­тие этих ме­то­дов име­ет боль­шие эко­но­мич., юри­дич. и со­ци­аль­ные ас­пек­ты. Не­кон­тро­ли­руе­мое управ­ле­ние О., вы­зы­ваю­щее за­су­хи, лес­ные по­жа­ры или на­вод­не­ния, мо­жет иметь гло­баль­ные не­га­тив­ные по­след­ст­вия для че­ло­ве­че­ст­ва.

Облако: определение и примеры

Облако – это видимая из земной атмосферы масса водяных капель или кристаллов льда, которые находятся во взвешенном состоянии. Облака образуются в результате конденсации водяного пара на пылинках или микроскопических частицах в воздухе.

Облака бывают разных форм, цветов и размеров. Они могут выглядеть как легкие пушистые клубы, пузырьки, большие тучи или тонкие полосы.

Ниже приведены примеры разных типов облаков:

• Кумулюс – это большие, пушистые облака в форме башен или горок. Они обычно белые и плотные.
• Стратус – это низкие, горизонтальные облака, которые выглядят как слой или покров. Они обычно серые и могут приводить к дождю или снегу.
• Циррус – это облака высоко в атмосфере, состоящие из льда. Они обычно тонкие и перистые, похожие на перья.

Это только несколько примеров облаков, которые мы видим в небе. Каждый день может быть разными типами облаков, и они могут меняться в течение дня.

Тип облака	Описание
Кумулюс	Большие, пушистые облака в форме башен или горок
Стратус	Низкие, горизонтальные облака, выглядят как слой или покров
Циррус	Облака высоко в атмосфере, состоящие из льда, тонкие и перистые, похожие на перья

Облака – это удивительное явление природы, и их наблюдение может быть захватывающим занятием. Не забывай быть внимательным к облакам и знать, что они могут говорить о погоде и изменении атмосферных условий.

Интенсивность дождя и дождевые стоки

Интенсивность дождевых стоков, как не трудно догадаться, напрямую связана с интенсивностью дождя. Если дождь медленный и не мощный — вода успевает впитаться в землю. С увеличением интенсивности и продолжительности дождя сток дождевой воды резко возрастает. В том числе, это связано и с процессом уплотнения верхнего слоя почвы во время сильного дождя. Так, например, капли дождя размером в диаметре 6 мм, разгоняются до скорости приблизительно равной 10 метров в секунду. Их удар уплотняет верхний слой почвы, образуется корка. Она затрудняет процесс впитывания, а именно препятствует доступу воды и воздуха вглубь почвы и дождевой сток соответственно резко увеличивается. В отдельных случаях это может вызвать даже наводнения.

Количество осадков на Земле

Атмосферные осадки, выпадающие на Земле, распределяются неравномерно. На объем осадков оказывают влияние географического положения, удалённость от уровня моря, среднегодовая температура, направление движения воздушных масс и ветров, морские течения и так далее. Ниже представлена карта распределение атмосферных осадков на нашей планете.

Одним из самых больших заблуждений является то, что на количества выпадающих атмосферных осадков непосредственное влияние оказывает приближенность к морю. Часто люди говорят, что чем ближе к морю, тем больше осадков. Для того чтобы развеять этот миф взгляните на рисунок ниже.

Для рассмотрения берём 3 города: Владивосток в России, Аден в Йемене, Абердин в Великобритании. Все города находятся на берегу океана. Однако если рассмотреть количество осадков, которые выпадают в год, то можно увидеть, что в Абердине осадки распределены примерно равномерно в течение всего года, во Владивостоке осадки в основном выпадают летом, а в Адене осадков практически нет. Связанно это с направлениями ветров, которые господствуют в этих районах. Так, если мы будем рассматривать Абердин, то здесь и зимой и летом дует Западный ветер, который несет с собой влажный Атлантический воздух. Во Владивостоке господствуют пассаты, когда летом на сушу идет прохладный и влажный Тихоокеанский воздух, а а зимой осадков практически нет из-за того что воздух идет с континентальной суши. Что касается йеменского Адена, то и зимой и летом здесь господствуют северные ветра, которые несут с собой минимальное количество влаги.

Образование дождевых облаков[]

Файл:Konvektionsregen.jpg

Конвективные осадки (Описание: влажный воздух нагревается сильнее, чем сухой воздух, его окружающий; он движется вверх, в результате происходят кратковременные ливневые дожди)

Файл:Steigungsregen.jpg

Орографические осадки (Описание: влажный воздух над океаном поднимается и проходит над сушей, охлаждаясь на горных хребтах и вызывая дождь)

Образование дождевых облаков происходит или от смешения двух масс воздуха, близких к насыщению, но различных температур, или при соприкосновении влажного воздуха с более холодной поверхностью земли, или в восходящих воздушных течениях. В первом случае влажность смеси всегда превышает влажность смешивающихся масс, и воздух может сделаться насыщенным; дожди, являющиеся от этой причины, слабы, хотя при продолжительном действии её может выпасть большое количество воды. К такого рода дождям относятся мелкие, но продолжительные осенние дожди европейских стран. От второй причины дожди часто идут в прибрежных странах при морских ветрах в холодную часть года. Но самые обильные осадки выпадают при восхождении воздуха, особенно в теплых странах, где содержание водяного пара в воздухе особенно значительно: переходя в верхние, более разреженные слои атмосферы, воздух расширяется, причем температура его понижается, он приближается к степени насыщения и даже переходит её, и часть водяных паров конденсируется. Сюда относятся осадки, выпадающие при поднятии влажного воздуха по склонам гор, а также осадки в областях формирования циклонов (барометрических минимумах).

Образование мелких кристаллов льда в облаках.

Рисунок 10. Схематическое изображение образования кристаллов льда в облаке

Точно так же некоторые аэрозоли, известные как ядра льда , способствуют образованию кристаллов льда . Механизм их действия менее известен, чем механизм действия ядер конденсации. Их способность инициировать кристаллообразование связана с особенностями их поверхности, которая в некоторых местах имеет благоприятную геометрическую форму . Это называется активным центром , где формируется зародыш кристалла льда. Поверхностная плотность этих активных центров зависит от химического состава аэрозоля, и различные эмпирические представления пытаются предсказать зародышеобразование .этих аэрозолей с образованием кристаллов. В отличие от ядер конденсации у них нет единого механизма действия. Например, они могут образовывать кристаллы путем осаждения паров непосредственно на активном участке или замораживать переохлажденную каплю при контакте (рис. 10). Зарождение мелких кристаллов из льдообразующих ядер называется первичной продукцией .

Принцип действия ледообразующих ядер до сих пор является предметом споров:

• «стохастическая» гипотеза подчеркивает случайный характер активации активных центров. Таким образом, активация ледяных ядер будет зависеть от продолжительности их пребывания в благоприятных термодинамических условиях.
• «сингулярная» гипотеза, напротив, приписывает каждому активному центру температуру активации, которая зависела бы от его геометрической конфигурации . Таким образом, каждое ледообразующее ядро ​​может образовать кристалл льда, как только температура достигнет температуры активации его наиболее благоприятного активного центра, и поэтому зарождение льда не будет зависеть от времени. Выбор между этими двумя описаниями может быть снят только при поддержке повторных экспериментов по нуклеации в лаборатории в идеально контролируемых условиях . Экспериментальные трудности не позволяют на данный момент принять решение в пользу способа действия льдообразующих ядер.

Однако совместные наблюдения за ядрами льда и кристаллами льда в облаках постоянно показывают большое расхождение, причем количество кристаллов часто намного превышает количество ядер льда. Таким образом, существуют и другие механизмы образования мелких кристаллов льда, известные как вторичное образование льда . Есть два известных механизма, участвующих в создании маленьких кристаллов.

• Замерзание капель воды (рис. 9), когда они достигают очень низких температур (в зависимости от размера, порядка -35°С), может быть причиной больших концентраций мелких кристаллов на высоте .
• С другой стороны, процесс Халлетта-Моссопа активен между -3°С и -8°С: когда ледяная частица (снег, мокрый снег) собирает и замораживает капли переохлажденной жидкой воды, иногда выбрасываются осколки льда, которые вносят значительный вклад концентрации мелких кристаллов.

Рассматриваются и другие механизмы, но их трудно количественно оценить наблюдениями, такие как фрагментация кристаллов и чешуек при столкновении с плотными ледяными частицами или выброс ледяных фрагментов при замерзании крупных переохлажденных дождевых капель. Сложность процессов образования и эволюции облаков в ледяной или смешанной фазе затрудняет их предсказание .

Образование других облаков

На месте встречи холодного и теплого воздуха, на фронте, появляются не отдельные облака, а сплошной слой. Сначала он рыхлый, затем, после снижения облачной массы, толщина и плотность начинает увеличиваться. Как только такие образования дойдут до места, где их плотность и опущение достигнут максимума, начинает идти ровный небольшой дождь или снег. Выпадение осадков длится долго. В народе при таких тучках говорят «дождь обложился».

Помимо дождевых и кучевых облаков, в атмосфере формируются слоистые, волнистые виды. Все они появляются при охлаждении воздуха, когда создаются условия конденсации.

Как образуется дождь в природе

Дождь образуется при конденсации водяного пара, который собирается в облака, преобразующиеся в тучи, из которых на поверхность земли выпадают капли воды. Это явление – следствие и составная часть круговорота воды в природе.

С поверхности водоемов, почвы и растений вода испаряется, попадает в атмосферу, где впоследствии и происходит образование дождевых туч, которые перемещаются воздушными потоками в разных направлениях и выпадают совсем не там, где образуются первичные облака.

В процессе круговорота воды в природе происходит циклическое перемещение воды в земной атмосфере. В это цикл входит испарение, конденсация и осадки. К последним относятся дождь всех видов, снег, иней и т.д.

Интенсивность испарения зависит от температурного фактора, влажности  и скорости перемещения воздушных потоков – ветра. Атмосферный водяной пар по большей части поставляется из теплых областей – океанических тропиков и субтропиков.

В среднем обновление водяного пара в атмосфере происходит раз в 10 дней. По мере продвижения насыщенного влагой воздуха в верхние слои атмосферы он охлаждается и расширяется за счет понижения давления.  Далее происходит конденсация, образуются мельчайшие капельки, слагающие облака.

Внутри облаков капли постоянно перемещаются, движутся вниз, увеличиваются в размерах и, в конце концов, могут выпасть на землю в виде дождя.

При этом капли, находящиеся в верхней капли облака могут оставаться жидкими даже при температуре ниже 0° С, они пребывают в переохлажденном состоянии. Такие капли при определенных обстоятельствах могут преобразовываться в снежинки и выпадает снег, но если достаточно тепло, то до земли эти снежинки долетают уже в виде дождевых капель. И это еще один ответ на вопрос: как образуется дождь?

Таким образом, дождь является составляющей частью вечного движения воды в природе. И если по каким-либо причинам вода перестанет испаряться с земной поверхности, мы лишимся дождей, их живительной силы.

Видео, популярно объясняющее процесс образования дождя:

В природе все взаимосвязано и если что-то вмешивается в происходящие в ней процессы, может произойти все что угодно, вплоть до экологической катастрофы. Сегодня первые звоночки проявляются в виде кислотных дождей.  Атмосферный водяной пар соединяется с газообразными выбросами промышленных предприятий и на землю выпадает уже не чистая живая вода, а кислота, воздействие которой может быть самым неблагоприятным как для живых организмов, так и для созданных человеком сооружений.

Чем отличается облако от тучи

Учитывая, что облака состоят из воды и являются аналогом тумана, только располагаются выше, можно с высокой долей вероятности предсказывать погоду. Каждый знает, туча – главная причина проливного дождя или даже грозы. Но ученые этот термин не используют. Разница между тучей и описанными выше атмосферными формированиями в высокой концентрации водяного пара, пузырьков и кристаллов льда. Когда концентрация влаги становится слишком большой, масса уже не может поддерживаться в атмосфере частицами и происходит дождь. Из-за высокой концентрации тучи всегда очень темные, иногда почти черные, через них плохо проходят солнечные лучи.

Облако – это не просто красивый объект в небе, вдохновляющий поэтов на написание романтических произведений. Они играют важную роль в процессе распределения влаги на планете, влияют на формирование погодных условий, спасают население и землю от засухи, лесных пожаров, неурожая. Они переносят влагу в сухие регионы, смягчают переходы между климатическими зонами.

Условия для образование облаков

Мы видели, что для образования облаков необходимым условием является охлаждение атмосферного воздуха, содержащего водяные пары, ниже точки росы. Рассмотрим же, какие причины могут вызвать это.

Охлаждение воздуха благодаря лучеиспусканию

Ночью, когда притока тепла от солнца нет, поверхность земли, отдавая свое тепло вверх в мировое про­странство посредством излучения, охлаждается. Охлаждение бывает особенно интенсивно в ясную погоду, когда облака не оказывает препятствия лучеиспусканию. Охлаждение земли передается и слоям воздуха, которые в свою очередь также охлаждаются.

Охлаждение воздуха благодаря его движению по более холодной земной по­верхности

Аналогичная картина охлаждения нижних слоев атмосферы наблюдается в том случае, когда теплая масса воздуха передвинется в виде воздушного течения в такой район, где поверхность земли, под влиянием предшествующей погоды, была настолько охлаждена, что надвинувшаяся масса воздуха окажется теплее ее. Это обычно наблюдается тогда, когда массы воз­духа из-под тропиков передвинутся далеко на север, где, очевидно, температура земной поверхности холоднее, чем в тропиках. Подобным же примером может служить тот случай, когда зимою, после сильных морозов в степи, на нее при южном ветре надвинется теплый воздух с моря. Аналогичное явление может наблюдаться и на море, когда воздушные массы, расположен­ные над теплым течением и нагретые там, будут перенесены в район, где про­ходит более холодное течение. Очевидно, при движении теплого воздуха над более холодной поверхностью, нижние слои воздуха будут постепенно охла­ждаться и это охлаждение будет постепенно передаваться наверх.

Наоборот, если холодные воздушные массы будут передвигаться по более теплой поверхности — очевидно воздух будет постепенно нагреваться снизу и нагревание будет постепенно передаваться все выше и выше.

Перенос воздуха вдоль земной поверхности носит название «адвекции», почему рассмотренные нами процессы охлаждения и нагревания воздуха мы будем называть «адвективным охлаждением или нагреванием».

Охлаждение воздуха при его поднятии

Рассмотрим теперь наиболее важный процесс, вызывающий образование облаков — именно охлаждение воздуха при его поднятии. Этот процесс рассмотрим более детально, потому что он вызы­вает образование наиболее мощных облаков и наиболее обильных осадков.

Известно, что если мы будем быстро сжимать воздух, например, сдавли­вая его поршнем в какой-либо трубке, воздух будет нагреваться. Это нагре­вание происходит вследствие того, что та работа, которую мы производим при сжатии воздуха, переходит в тепло.

Известно, между прочим, что этим явлением пользуются для производства воспламенения горючей смеси в цилиндрах некоторых систем двигателей внутрен­него сгорания (их называют дизелями). Наоборот, при быстром расширении воздуха происходит его охлаждение. Представим себе, что некоторая масса воздуха, под влиянием той или другой причины, начнет опускаться в атмосфере сверху вниз. Так как атмосферное давление с высотой уменьшается, то опускающаяся воздушная масса, опускаясь с того уровня, где атмосферное давление меньше, к уровню, где оно больше, будет сжиматься, а вследствие сжатия — нагреваться. Наоборот, при поднятии вверх, воздушная масса, попадая в слои с меньшим атмосферным давлением, будет расширяться и вследствие этого охлаждаться.

Таким образом одно только поднятие воздуха уже вызывает его охлаждение.

Физика дает возможность подсчитать, что если поднимающаяся масса воздуха не будет получать тепла со стороны и в то же время не будет отда­вать своего тепла, то при поднятии на каждые 100 метров она только вслед­ствие своего расширения охладится на 1°. Наоборот, опускающаяся масса воздуха, вследствие сжатия, будет нагреваться на каждые сто метров также на 1°.

Когда поднятие или опускание воздуха происходит так, как описано выше, т. е. без отдачи и без получения тепла, то говорят, что поднятие или опускание происходит «адиабатически».