Облака. Классификация облаков

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

«Облака. Классификация облаков»

План

Введение

1. Образование облаков

2. Охлаждение воздуха

3. Конвергенция

4. Классификация облаков

5. Осадки

Список использованной температуры

Введение

Облака - скопления взвешенных частиц в атмосфере водяных капель и ледяных кристаллов. Облака образуются главным образом в тропосфере. Диаметр облачных капель - порядка нескольких мкм, содержание жидкой воды в облаках - доли грамма или нескольких граммов на м?. При укрупнении части капель и кристаллов они выпадают из облаков в виде атмосферных осадков. В стратосфере наблюдаются также перламутровые, а в мезосфере - серебристые облака.

Облака закрывают около 50 % земной поверхности в любой данный момент времени. Они являются частью «круговорота воды в природе» - процесса, обеспечивающего все живое на Земле пресной водой.

Новые запасы воды практически не образуются. Идущий сегодня дождь выпадал уже миллионы раз в прошлом. Солнце нагревает океаны и озера, и миллионы литров воды «испаряются», поднимаясь в воздух в виде невидимого водяного пара. Поднимаясь, пар охлаждается и переходит в жидкое (вода) или твердое (лед) состояние, образуя видимые массы - облака. Влага возвращается на землю в виде осадков (дождя, мокрого снега, снега, града, росы и инея), уносимых реками и ручьями в океан, и цикл повторяется.

1. Образование облаков

Облака состоят из воды и (или) льда. Водяной пар, испаряющийся с поверхности морей и океанов, присутствует повсеместно в атмосфере. Его количество в данном объеме воздуха определяет «абсолютную влажность» последнего. Чем выше температура, тем больше водяного пара может содержаться в воздухе.

Если в воздухе содержится максимально возможное для данной температуры количество водяного пара, он считается «насыщенным», а его относительная влажность равна 100%. Соответствующая температура называется «точкой росы». Конденсация - это процесс перехода водяного пара в жидкое или твердое состояние, имеющий место, когда содержащий пар воздух остывает и становится насыщенным.

Рис. 1. Схемы облакообразования

На рис.1. изображены три способа облакообразования. На первой схеме воздух вынужден перетекать через гору. Облако образуется, когда конденсируется вода при достижении точки росы. Высота, на которой это происходит, зависит от влажности воздуха. Такие облака называются орографическими. Вторая схема показывает формирование конвективного облака при подъеме теплых потоков воздуха от нагретой земной поверхности. И здесь облако образуется, когда воздух достигает температуры конденсации. На третьей схеме показано столкновение двух воздушных масс - теплой и холодной. Воздух поднимается вдоль фронта между ними, и облако образуется по мере остывания восходящих воздушных масс.

2. Охлаждение воздуха

Воздух может охладиться в результате подъема, например, перетекая через холмы. При этом он расширяется ввиду падения давления (т.н. «адиабатическое расширение»), используя часть своего тепла. Когда температура падает до определенной отметки, избыток водяного пара конденсируется в капельки воды - так образуются облака.

Есть четыре основных причины подъема воздуха, что приводит к его охлаждению, конденсации и образованию облаков. Первая из них - турбулентность, вызванная резким изменением направления и скорости ветра и создающая необходимые для облакообразования условия.

Вторая причина - «орографический подъем» воздуха при его прохождении над холмами и горами. В этом случае могут образоваться облака разных видов: горный туман, облачная шапка, флагоподобные, чечевицеобразные и вихревые облака.

Горный туман появляется, когда влажный воздух охлаждается до точки росы, не достигнув вершины горы. Все попавшие в такое облако, цепляющееся за наветренную сторону и вершину горы, воспринимают его как туман.

Облачная шапка образуется, если довольно сухой воздух охлаждается до точки росы только после подъема выше вершины горы. Несмотря на ветер, кажется, что облако неподвижно висит над вершиной горы. Строго говоря, это не одно и то же облако-оно постоянно формируется с наветренной стороны и испаряется с подветренной.

Флагоподобные, похожие на вымпелы облака образуются над горными пиками, когда воздух вынужден обтекать пик с обеих сторон, создавая вихри с подветренной стороны горы и турбулентную подъемную силу, достаточную для образования облака во влажных потоках воздуха. Возникнув позади пика, облако струится по ветру и в конечном итоге испаряется. Линзовидные (чечевицеобразные) волнистые облака часто формируются на гребнях волнообразных воздушных потоков, проходящих над пересеченной местностью. На рис.2. изображено флагоподобное облако у пика горы в Гималаях. Воздух поднялся до высоты, где его водяные пары конденсируются, образуя облако. Сильные ветры в районе гор «сдувают» облако на одну сторону, делая его похожим на флаг.

Имеющее форму вытянутого цилиндра вихревое облако может сформироваться в турбулентном вихре с подветренной стороны горного хребта, располагаясь параллельно ему.

Рис.2.Флагоподобное облако

3. Конвергенция

Подъем воздушных масс может происходить и внутри огромных погодных систем - циклонов (областей низкого давления). Большие гряды облаков формируются когда холодные воздушные массы «конвергируют» (сходя) с теплыми и влажными массами, «сражаясь» за свободное пространство. Холодный и плотный воздух вытесняет вверх более легкий и теплый. Такой фронт часто приносит обильные осадки и затяжные дожди.

Форма облаков определяется природой восходящего движения воздушных масс. Слоистые облака обычно образуются медленно восходящими потоками воздуха ( 5-10 см/сек.), а кучевые - теплым воздухом, поднимающимся с поверхности со скоростью минимум в 100 раз больше указанной выше этот процесс «конвекции»четвертая причина подъема облакообразующих воздушных масс. Ученные обнаружили, что воздушные потоки в этих облаках могут подниматься со скоростью до 100 км/ч, а высота их подъема во многом зависит от того, «устойчив» или «неустойчив» воздух, через который они проходят. При подъеме на каждые 100 м воздух в облаке охлаждается на 1?С. Если температура окружающего воздуха падает с большей скоростью, данный поток будет продолжать подниматься - такие условия считаются «устойчивыми». Если же окружающий воздух охлаждается медленнее, восходящие потоки вскоре достигнут той же температуры, и подъем прекратится. Это - «неустойчивые условия».

4. Классификация облаков

Облака бывают разной формы, размеров и цветов под влиянием многих процессов, задействованных в их образовании (рис.3). Древние ученные пытались описать и классифицировать озадачивающее разнообразие наблюдаемых ими облаков задолго до того, как они стали понимать причины их формирования. Одним из первых среди них был французский натуралист и родоначальник теории эволюции Жан Батист Ламарк (1744 - 1829). В 1802 г. он предложил классифицировать облака по трем ярусам и пяти типам. Ламарк считал, что облака образуются не случайно, а в результате ряда обстоятельств, хотя и не знал как именно.

Рис.3.Типы облаков

В том же году английский химик Люк Говард разработал классификацию, включающую три главных типа облаков, и дал им латинские названия: Cirrus - перистые, Cumulus - кучевые и Stratus - слоистые. Эти основные термины используются и сегодня. В 1896 г. был опубликован первый «Международный атлас облаков». В то время облака все еще считались постоянными, не развивающимися массами. Но к 1930-м гг. стало ясно, что каждое облако имеет свой жизненный цикл. Сегодня всемирная метеорологическая организация (ВМО) различает 10 основных типов облаков в соответствии с их высотой и формой. Каждый тип имеет общепринятое сокращенное обозначение. К облакам верхнего яруса относятся перистые (Ci), перисто-слоистые (Cs) и перисто-кучевые(Cc). Они встречаются на высоте от 6 до 18 км, состоят из кристаллов льда, не снижаются и не являются источником выпадающих на Землю осадков. Самые удаленные от Земли перистые облака (рис.4.) имеют форму отдельных тонких белых полос. Они состоят из кристаллов льда и часто появляются на небе в виде линий или полос, предвещая плохую погоду. Перисто-кучевые облака напоминают белые лоскуты или волнистые пласты («барашки»). Перисто-слоистые облака похожи на наброшенную на небо прозрлочную вуаль.

Рис.4.Перистое облако

Облака среднего яруса - высококучевые(Ac) и высокослоистые (As) - находятся на высоте 2-6 км и состоят из смеси капелек воды и кристоллов лбда. Высококучевые облака выглядят как разорванные пласты, а высокослоистые - как серо-голубые цельные полотна. Из облаков среднего яруса выпадает очень мало осадков.

Облака нижнего яруса (высотой до 2 км) включают кучевые (Cu), слоисто-кучевые(Sc), слоистые(St), слоисто-дождевые(Ns) и кучево-дождевые (Cb). Три первых вида состоят из капелек воды, а последние два - из смеси воды и льда. И слоисто-кучевые, и слоистые облака похожи на серое полотно, но первые более фрагментарны, а вторые представляют собой однородный слой. Они могут пролиться легким или моросящим дождем. Слоитсто-дождевые облака выглядят как темно-серый пласт и несут обложные дожди снег. Вертикально вздымающиеся кучевые облака имеют плотную структуру и четкие очертания. Они могут сопровождаться ливнями. Мощные кучевые облака нижнего яруса (рис.5.) образуются конвективными потоками и могут преврыщаться в кучево-дождевые, наковальнообразные или грозовые облака. Водяной пар конденсируется в дождб в основании облака. Кучево-дождевые - это крупные и темные облака (иногда с плоской, как наковальня, вершиной), ассоциируемые с сильным дождем и грозами.

Рис.5. Кучевые облака

5. Осадки

облако конвергенция дождь град снег

Содержащаяся в облаках влага выпадает на Землю в разных видах, включая два основных - дождь и снег. Крошечные капельки водяного пара в облаке не висят, движутся вверх-вниз. Опускаясь, они сливаются с другими капельками воды, пока их вес не позволит им пробиться сквозь создавший их восходящий воздух. Этот процесс называется «коалесценция» (слияние). Если капля достигает 1 мм в диаметре, она может упасть на поверхность Земли. Если ее диаметр меньше, она, вероятно, распадется из-за сопротивления воздуха, и процесс начнется с начала. Согласно другой теории, выдвинутой шведским метеорологом Бергероном в 1930-е гг., причиной дождя и снега являются «переохлажденные» капельки воды, образующие кристаллы льда в облаках. Эти кристаллы выпадают на Землю в виде дождя и снега, в зависимости от того, растают они во время падения или нет. Град образуется, когда на кристаллах льда нарастают новые слои при их движении вверх-вниз в облаках. Этот процесс называется «аккреция» (нарастание). В конце концов, кристаллы льда становятся достаточно тяжелыми, чтобы выпасть на поверхность в виде града.

Рис.6.Схема выпадения дождя

Дождь (рис.6.) идет, когда водяной пар в воздухе сгущается вокруг частиц или ыядер конденсации и образует капельки воды. «Созравшие » капли дождя могут испариться, не достигнув земли. Поэтому на возвышенности может идти дождь, а вокруг в низинах будет сухо.

Град (рис.7.) образуется, когда мощные восходящие потоки многократно поднимают капли дождя так высоко, что они замерзают и падают на Землю в виде кусочков льда.

Снег (рис.8.) образуется, когда водяной пар конденсируется в облаке при температурах от -4°С до -15°С; кристаллы льда слипаются, превращаясь в снежинки. Иногда снег смешивается с дождем, образующимся в менее холодных частях облака, и тогда идет мокрый снег.

Рис.7.Схема выпадения града

Облачность можно определить на глаз. Она измеряется в октах по 8-бальной шкале. Например, 8окт - сплошная облачность, 4 окт - полнеба закрыто облаками, 0 окт - безоблачное небо. Погоду можно предсказать и без помощи передаваемых по телевидению или публекуемых в газетах метеопрогнозов. Погода имеет местный характер: где-то может идти дождь, а в нескольких милях в стороне может стоять ясная погода. Многие жители сельской местности и рыбаки способны гораздо лучше прогнозировать погоду в своих районах путем изучения облаков. Красные облака во время заката часто гарантируют ясную погоду на Рис.8.Схема выпадения снега

Рис.8.Схема выпадения снега

Облака медного оттенка с яркими серебристыми краями несут грозы летом и град зимой. Рассветное небо, покрытое кроваво-красными пятнами, предвещает бурю.

Небо в «барашках» перисто-кучевых облаков нередко предвещает окончание периода установившейся погоды. Перистые облака («конские хвосты») высоко в небе часто указывают на изменение погоды. Кучево-дождевые облака обычно приносят грозы с дождем, снегом или градом.

Список использованной литературы

1. «Естествознание». Большой энциклопедический словарь

2. Советский энциклопедический словарь

3. Энциклопедия «Древо познания»

Размещено на Allbest.ru