Некоторые явления природы настолько редкие, что не у каждого получается их увидеть. Но ещё интереснее, когда они вызваны простыми, всем известными процессами. Сегодня расскажем про очень редкие облака-волны. Но начать придётся издалека.
Неустойчивость Кельвина-Гельмгольца
Представьте море. Солнце, тёплая вода, вас медленно покачивают волны. Но откуда эти волны берутся? Вы уходите с пляжа и садитесь за учебники по физике…
Воздух и вода — две среды с разной плотностью, вода тяжелее воздуха. При этом вода в море течёт медленно, а скорость ветра может быть довольно большой. Из-за разницы скоростей на границе воздуха и воды возникают различные завихрения, создаётся турбулентность. Так появляются всем известные морские волны. Чем быстрее и дольше дует ветер, тем волны выше. Этот механизм называют неустойчивостью Кельвина-Гельмгольца.
Вершина волны может двигаться быстрее, чем её нижняя часть. В основном потому, что низ волны тормозит о дно или о другие слои воды. И если вершина слишком сильно опередит основание, то волна опрокинется.
Облака-волны
Так вот то же самое может происходить и в атмосфере. Для этого нужны два слоя воздуха с разной плотностью и скоростью ветра. Верхний слой должен быть менее плотным, чем нижний. Например, из-за того, что верхний слой теплее. Скорость ветра в слоях должна сильно отличаться, но не обязательно, чтобы ветер был быстрее именно сверху.
Такая ситуация может наблюдаться на атмосферных фронтах, струйных течениях или вблизи земли, когда воздух снизу тормозится рельефом местности. Но самое главное: увидеть волны мы сможем, только если в нижнем слое воздуха будет какая-то облачность, которая и будет “иллюстрировать” нам волну. При этом в верхнем слое облачности быть не должно. Если облаков нету вообще или ими заняты оба слоя, то волны останутся незримыми для наблюдателя.
Такие облака-волны иногда называют облаками Кельвина-Гельмгольца. Ещё раз повторим, что для их появления необходимы:
- Более лёгкий воздух над более тяжёлым;
- Разная скорость ветра в верхнем и в нижнем слоях;
- Облачность в нижнем слое и её отсутствие в верхнем.
Облака Кельвина-Гельмгольца очень редкие. Каждое из трёх условий встречается в атмосфере почти ежедневно, но вот совпадают они крайне редко.
Кстати, неустойчивость Кельвина-Гельмгольца наблюдается не только на Земле, но и на других планетах, и даже в звёздах. Например, облака Кельвина-Гельмгольца хорошо видны в атмосфере Юпитера, особенно вблизи Большого красного пятна. Правда в этом случае два слоя воздуха находятся не один над другим, а рядом друг с другом.
Какую погоду ждать от облаков-волн?
Облака Кельвина-Гельмгольца чаще появляются при ветренной погоде. Ещё разница скоростей ветра — частый признак приближения атмосферного фронта, т.е. ухудшения погоды. Турбулентность, из-за которой они образуются, очень опасна для авиации. Поэтому облака-волны — тревожный сигнал для пилотов и диспетчеров.
