Дізнатися, яка погода на вулиці, досить легко. Іноді побіжний погляд на небо може дати більше інформації, ніж докладний прогноз погоди. Над головою буде або безмежна блакить або чорні грозові хмари, ясно говорять про кризу, що насувається негода.
На небі ніколи не буває абсолютно однакових "картинок", крім тих випадків, коли воно чисто і безхмарно: зовнішній вигляд хмар, їх відмінності залежать від того, в яких умовах і як вони утворилися.
НАРОДЖЕННЯ ХМАРАХ
Все розмаїття хмар існує завдяки одного й того ж процесу - конденсації невидимих для очей газоподібних частинок води (водяного пара) в атмосфері. На відміну від інших газів водяна пара при зниженні температури може переходити в рідкий стан (тоді він перетвориться на дрібні крапельки води) або в твердий (у такому випадку з пари утворюються сніжинки або кристали льоду). Цей процес називається конденсацією. Маленьке рукотворне хмара легко створити в домашніх умовах: треба просто закип'ятити чайник. Коли Заструилась пар, з нього утворюється кімнатне хмарка, що відрізняється від справжнього лише розмірами.
А чому ж в атмосфері утворюються хмари? Відомо, що в судину можна налити лише стільки води, скільки в нього поміститися, а надлишок буде виливатися через край. Аналогічно і в повітрі може перебувати лише обмежена кількість водяної пари, а його надлишок повинен вийти, тобто сконденсувати. Чим холодніше повітря, тим менше водяної пари він містить, тому якщо в повітря з великою кількістю водяної пари охолодити, то частина пара виявиться зайвою. Саме це можна спостерігати над носиком чайника: конденсація починається не у самого носика, а трохи вище, там, де гарячий вологе повітря, що виходить з нього, стикається з більш холодним повітрям кухні.
Але одного охолодження повітря недостатньо. Необхідно щоб у ньому були які-небудь тверді частинки, які послужать ядрами конденсації. Ними можуть бути пилинки, піщинки, кристали солі з бризок морської води, сніжинки. У природі ідеально чистого повітря не буває, на цих частках і починає накопичуватися волога, це подібно до того, як з перенасиченого розчину солі випадають кристали і налипає на опущену туди нитку. Не випадково над великими містами, де в повітря викидається багато різноманітних домішок, хмар зазвичай завжди буває більше, ніж в дали від них.
Вічного оновлення.
Чи означає це, що хмара являє собою якийсь постійний об'єм повітря, в якому знаходиться сконденсованих пар? Не зовсім так. Хмарка висить над чайником майже нерухомо, хоча струмінь гарячого повітря проходить крізь нього з великою швидкістю. Так і в купчасті хмари повітря постійно піднімається знизу вгору. Приблизно за півгодини повітря в купчасті хмари цілком оновлюється, проходячи крізь нього і втрачаючи частину водяної пари. В інших хмарах відбувається те ж саме, тільки набагато повільніше, і повітря при цьому не завжди рухається знизу вгору. Так що хмара - це скоріше не постійний об'єкт, а процес, причому весь час змінюється.
В теплий літній день цікаво спостерігати за тим, як хмари безупинно перероджуються на очах. Але насправді той, хто дивиться на білу клочковатую масу на небі, стежить не за одним і тим же об'ємом повітря, а за повітряним потоком, який допоміг сконденсувати водяної пари. Таким чином, хмари являють собою як би гігантські агрегати для отримання водяної пари з повітря.
Три яруси Облака.
Якщо охолодити повітря і додати в нього ядра конденсації, то вийде хмара. У небесному алфавіті всього лише десять основних типів хмар. Хмари кожного типу розташовуються в атмосфері на певних ярусах: верхній, середній і нижній.
Хмари верхнього ярусу знаходяться на висоті 5-13 км (в полярних широтах 3-8 км, у тропічних 6-18км). Це перисті хмари, пір'ясто-купчасті і пір'ясто-шаруваті. Зазвичай всі вони мають яскраво-білу забарвлення і складаються з кристалів льоду, які утворюються при сублімації водяної пари. Сонце і місяць добре видно крізь ці хмари.
Хмари середнього ярусу зустрічаються на висотах від 2 до 8 км (в полярних широтах до 4 км). Це висококучевие і Високошаруваті. Ці хмари складаються з суміші крапель і кристалів льоду або сніжинок.
Хмари нижнього ярусу (на висотах до 2км) найчастіше непроникні для сонячних променів. До них відносяться: шаруваті, шарувато-купчасті, шарувато-дощові, купчасті і купчасто-дощові.
Хмари нижнього ярусу складаються з крапель води, а при температурі нижче нуля - з суміші крижаних кристалів і сніжинок. Купчасто-дощові хмари підіймаються на таку висоту, де і влітку температура нижче нуля, тому в них утворюються крижані ядра.
НАДВИСОКИХ ХМАРАХ.
Зустрічаються хмари, що розташовуються набагато вище верхнього ярусу. Це перламутрові (від 20 до30км) і сріблясті (від 75 до 90 км). Ці хмари можна спостерігати рідко і лише у високих широтах (Антарктика і Антарктида). Багато чого в природі цих хмар ще не ясно, наприклад, як переноситься на такі висоти водяна пара; що служить ядрами конденсації, хоча зрозуміло, що без сублімації водяної пари вони б не виникли.
В одних районах хмар майже немає, а в інших вони закривають небо цілий рік. Така нерівномірність хмарного покриву пояснюється тим, що існують потужні повітряні течії, проносяться над материками океанами. В одному місці ці повітряні течії насичуються вологою, а в іншому - віддають її, утворюючи хмари, для появи яких повітря повинен бути достатньо вологим. Крім того для виникнення хмар повітря повинен охолонути, або піднімаючись вгору, або перемішуючись з більш холодним повітрям. Якщо повітряні потоки піднімаються, наближаючись до гір, то в передгір'ях і на гірських схилах буде формуватися хмарність, а там де повітря, навпаки, стікає з гір униз, хмар майже не буває.
Тривала похмура погода зазвичай спостерігається при проходженні атмосферних фронтів - зон зіткнення теплого і холодного повітря, в яких тепле повітря, будучи більш легким, піднімається вгору над холодним і охолоджується, взаємодіючи з ним. Частота появи фронтів у конкретних районах нашої планети ще визначається глобальної циркуляцією атмосфери - системою переміщення потоків повітря над усім земною кулею.
Хмари - ДЖЕРЕЛО ВОЛОГИ.
Хмари утворюються з води, випарується з суші і з океанів, яка повертається назад у вигляді дощу та снігу. Без опадів не було б озер, річок, а відповідно і прісної води, оскільки при випаровуванні вода очищується - всі розчинені в ній речовини залишаються на поверхні океану або суші, і в атмосферу надходить лише чистий водяна пара. Крім того дощі і сніг очищають забруднене повітря, вимиваючи з нього домішки, що особливо важливо в більший містах.
Хмари - ТЕПЛОВАЯ МАШИНА АТМОСФЕРИ.
Для клімату дуже важливо те, що при утворенні хмар виділяється дуже велика кількість енергії. Наприклад доя того щоб випарувати 1 літр води необхідно затратити 2,5 млн. Дж (цієї кількості води достатньо щоб нагріти від 0? До 100? З 6 літрів води. При конденсації водяної пари, така ж кількість енергії знову виділяється в навколишнє повітря, нагріваючи його. Одне купчасто-дощове хмара, маючи величезну масу, за годину виділяє більше тепла, ніж ядерний вибух середньої потужності! Однак волога випаровується внизу, на поверхні землі, а конденсується на великих висотах, тому хмари виконують дуже важливу роботу, переносячи надлишок тепла знизу вгору.