Почему небо на нашей планете имеет голубой оттенок, а, скажем, не розовый, зеленый или желтый? В Древней Греции считали, что наличие у неба голубого цвета связано с тем, что небо сделано из особого хрусталя с лазурным отливом. Во времена Средневековья считалось, что голубой оттенок появляется благодаря смешению черного и белого цветов, и только в 18 веке гениальный Исаак Ньютон сделал предположение о том, что голубой цвет появляется в результате отражения света от мельчайших капелек воды, парящих в атмосфере. Последнее слово в вопросе о том, почему же планета Земля окружена голубоватой, а не красной или желтой дымкой, стало за английским физиком Джоном Уильямом Стреттом, который в далеком 1899 году доказал, что цвет неба напрямую зависит от длины волны испускаемого Солнцем света и интенсивности рассеивания лучей в атмосфере планеты.
Состав облаков
В зависимости от состава делятся на 3 группы:
- Водяные – полностью состоят из капель воды (выше -10 ℃). При минусовых температурах капли переохлаждаются.
- Ледяные или кристаллические – полностью состоят из ледяных кристаллов (ниже -15 ℃).
- Смешанные – смесь ледяных кристаллов и капель воды (от -10 до -15 ℃).
Капли воды и кристаллы называются облачными элементами. Размеры капель существенно колеблются. Их определяют при помощи метода микрофотографирования (создание фото с высоким увеличением).
Кристаллы льда и капли воды
Когда облако только начинает образовываться, диаметр капель в нем варьируется в пределах 5-50 мкм (1 мкм = 0,001 мм). На этапе развития облака капли становятся крупнее – от 50 до 200 мкм в диаметре. Они начинают понемногу падать, при этом в метеорологии говорят о мелком дожде – измороси. В дальнейшем капли могут преобразовываться в дождевые – диаметром от 500 до 5000 мкм.
Интересный факт: облака кажутся легкими и «воздушными», однако в действительности вес крупного облака – около 1 тонны.
Кристаллы имеют разную форму и размер в зависимости от влажности и температуры воздуха. Большинство называются полными и по форме напоминают шестигранную призму. Если высота такого кристалла по сравнению с основанием небольшая – это пластина. Кристаллы противоположной формы – это ледяные столбики. Также встречаются элементы сложной формы, иглообразные.
Таким образом, капли воды отличаются малым размером, но их плотность в составе облака равна нескольким сотням в 1 см³. Кристаллы, наоборот, более крупные, но отличаются меньшей плотностью – до 100 в 10 см³.
Еще одной важной характеристикой является водность – это количество воды, которое содержится в 1м³ облака. Средние показатели водности:
- облака с мелкими каплями – до 1 г/м³;
- кучевые – 2 г/м³;
- кучево-дождевые – 4-5 г/м³;
- кристаллические – до 0,02 г/м³;
- смешанные – 0,2-0,3 г/м³.
Как образуются облака?
Образование облака – сложный процесс, все этапы которого тесно связаны между собой. Облака могут формироваться на любой широте.
Образование облака
Облако возникает вследствие перехода водяного пара в жидкое либо твердое состояние – конденсации. Она происходит по двум причинам: снижение температуры и увеличение абсолютной влажности воздуха. Чаще всего присутствуют оба фактора одновременно.
Понижение температуры объясняется подъемом воздушных масс, а также их перемещением по горизонтали (адвекцией). Таким образом, теплый воздух оказывается над холодной поверхностью земли. Воздушные массы поднимаются вверх по нескольким причинам:
- конвекция;
- рельеф местности;
- циклоны;
- образование атмосферных фронтов.
Когда земная поверхность интенсивно нагревается за счет солнечных лучей, тепло передается воздуху. Возникает конвекция – нагретый воздух быстро поднимается вверх, а на высоте начинает охлаждаться. В нем содержится водяной пар. Существует понятие точки росы – это температура, при которой водяной пар достигает точки насыщения и начинает конденсироваться.
Схема образования облака
Высота, на которой запускается процесс преобразования пара в капли росы, является нижней границей образующегося облака или уровнем конденсации. При этом с поверхности земли продолжает поступать нагретый воздух. Он пересекает нижнюю границу, и конденсация осуществляется на более высоком уровне. Так облако становится больше в высоту. Его верхняя граница обычно выражена нечетко, она называется уровнем свободной конвекции.
Интересный факт: иногда на пути воздушных потоков появляются возвышенности. Во время их преодоления массы воздуха поднимаются вверх. Такие облака имеют орографическое происхождение. Их размеры в высоту определяются высотой препятствия.
Циклон представляет собой воздушную массу в виде атмосферного вихря. Воздушные массы закручиваются по направлению к центру вертикальной оси циклона. Из-за этого происходят перепады давления – потоки воздуха интенсивно поднимаются вверх. Они могут достигать верхних границ тропосферы и образуют большое количество слоистых, дождевых, кучевых облаков и их разновидностей. Такие облака всегда приносят с собой осадки.
Циклон – вид из космоса