Вода - это единственное вещество, которое может существовать на Земле в виде жидкости (воды), твердого тела (льда) или газа (пара) при нормальной температуре и давлении.
Количество водяного пара в воздухе известно как влажность. Когда влажность воздуха достигает определенного уровня, вода в воздухе конденсируется в массу крошечных капель.
Туман возникает, когда вода конденсируется близко к земле.
На большой высоте от земли капли воды и кристаллы льда образуют облака.
Осадки в любом их виде происходят, когда вода или лед из облаков из-за силы тяжесть начинает падать на землю.
Основные формы облаков
Облака кумулиформы, или кучные, имеют значительную вертикальную составляющую. Они образуются в быстро поднимающемся воздухе.
Самое высокое кумулятивное облако, кучеобразное или грозовое, может составлять более 4000 метров (13000 футов) между его темным, тяжелым основанием и часто наковальневидной вершиной.
Стратиформные или слоистые облака выглядят как тоненькие листы, разбросанные по небу. Обычно они образуются, когда воздух поднимается медленно и на постепенных уклонах.
В тропических регионах облака могут состоять почти полностью из капель воды. Однако в умеренных регионах температура облака часто значительно ниже нуля, и облако может содержать капли переохлажденной воды, которые остаются жидкими при температуре до -40 градусов Фаренгейта (40 градусов Цельсия), а также кристаллы льда.
Образование осадков
Пока капли воды или кристаллы льда остаются раздельными, облако будет просто дрейфовать, возможно, объединяясь с другими, создавая обильные слои влаги в воздухе.
Однако часто более мелкие капли собираются вокруг капель большего размера, и они сливаются воедино.
То же самое происходит, если кусок пыли или льда падает сквозь облако. Капли будут собираться вокруг него, создавая большую массу.
В конце концов, образуется масса, возможно, в миллион раз больше, чем исходная капля. И только после этого она выпадает из облаков.
Ежегодно испаряется около 45 000 кубических километров океанской воды, и около 11% из них в конечном итоге выпадает на континенты в виде осадков.
Дождь может быть создан искусственно, если сверху засеять облако льдом или другими кристаллами, такими как йодистое серебро. Эти введенные кристаллы также становятся больше, когда они сталкиваются с капельками в облаках.
Выпадение осадков так же бывает, когда облако вынуждено подниматься, например, для прохождения над целым рядом гор. Когда облако поднимается, оно охлаждается. Холодный воздух не может удерживать столько влаги, сколько теплый, поэтому вода в облаке выпадает в осадок.
Дождь, который возникает, когда воздух из океана поднимается над горными склонами и затем охлаждается, называется орографическим дождем.
Осадки также выпадают на фронтах, в зонах, где встречаются холодный и теплый воздух.
На холодном фронте холодный воздух заменяет теплый воздух. Холодный воздух поднимает теплый воздух на своём пути. По мере того, как поднимается теплый воздух, он охлаждается и образуются осадки.
Циклонические дожди происходят, когда теплый воздух поднимается над холодным вдоль фронта в области низкого давления, которые образуются в средних широтах.
Проливные дожди происходят там, где теплый воздух находится вблизи земли. Быстро движущийся, теплый воздух высокой влажности идёт вверх и затем опускается после охлаждения. Это движение воздуха известно как конвекционный поток.
В тропических регионах этот цикл подъема и охлаждения воздуха может происходить ежедневно. Рядом с большими пространствами воды утром часто возникают конвекционные течения, поздним утром и днем формируются кумулятивные облака, а поздним вечером - грозы.
Если воздух вблизи земли теплее 39 градусов по Фаренгейту (4 градуса по Цельсию) при выпадении осадков, кристаллы льда тают и становятся каплями дождя. Если воздух холоднее, некоторые кристаллы могут растаять, образуя капли, но возможно и то, что ничего не растает, и все кристаллы достигают земли как снег.
Град во время грозы
Капля воды подхватывается воздушной струей теплого воздуха. По мере того, как она поднимается, она охлаждается и замерзает. Затем она переносится вниз холодным воздухом. По мере приближения к земле она начинает снова таять.
Однако затем она может быть поднята другим теплым потоком. Она снова движется вверх и снова замерзает.
Этот процесс может происходить неоднократно. Каждый раз, когда капля замерзает, к ней добавляется еще один слой льда, и капля становится тяжелее.
В конце концов, капля становится такой тяжелой, что опадает на землю в виде огромных кусков льда.