Облака и их типы

Облака. Облака представляют собой скопление водяных капелек или ледяных кристаллов на высоте в свободной атмосфере. В зависимости от условий температуры и степени влажности воздуха при конденсации могут возникать капельки воды или твердые образования (мелкие кристаллики льда, снежинки, крупа, град). Капельки воды бывают разных размеров: наименьшие от 0,005 мм и до 0,1 мм в диаметре. Последние уже не могут держаться в воздухе и падают вниз в виде мороси или мелкого» дождя.

Твердые образования также различны. Наиболее мелкие — это ледяные иглы, более крупные — снежинки, потом крупа (сферокристаллы) и, наконец, градины, размеры которых при сильных восходящих потоках воздуха могут доходить до величины куриного яйца. Облака чаще всего состоят из мельчайших водяных капелек с примесью ледяных кристаллов. Только в облаках верхнего яруса преобладают кристаллики типа ледяных игл.

Капельки облаков могут сохраняться в жидком виде ниже 0° и даже до —20°. Но чаще при низких температурах образуются кристаллики льда или снежинки. Обычно при температурах от —7° до —18° облака состоят из ледяных кристалликов и водяных капель. В тех случаях, когда дождевые капли не образуются, облако называют коллоидально устойчивым. При обратном случае облака называют коллоидально неустойчивыми.

Облака находятся в состоянии постоянного движения, хотя и могут казаться в некоторых случаях неподвижными. Прежде всего облака благодаря весу слагающих элементов должны опускаться вниз. Однако чаще облака увлекаются потоками воздуха вверх, вниз и в стороны. При этом они переходят в иные условия влажности и температуры, что сейчас же сказывается на изменении их строения и формы.

Формы облаков. Формы облаков, вообще говоря, очень разные. Однако при внимательном изучении их можно выделить три основные формы, которые присущи трем различным типам облаков. Первый тип — это перистые облака, которые, по международной классификации, принято называть латинским названиемCirrus. Это обычно самые высокие облака белого цвета, без теней. Они имеют тонкие формы — волокон, завитков, хлопьев, мелких шариков и т. д. Перистые облака образуются в самых верхних слоях тропосферы, обычно выше 6 тыс. м, и состоят преимущественно из ледяных кристалликов. Иногда они образуют тонкую вуаль, которая не нарушает четкости очертаний Луны и Солнца, но создает так называемое гало, т. е. круги вокруг Солнца и Луны. Второй тип — это кучевые облака (Cumulus). Их можно наблюдать очень часто в летние, весенние и осенние ясные дни. Они имеют вид куполов и кучевых нагромождений ярко-белого цвета, с тенями разных оттенков. Основание их обычно бывает горизонтально. Кучевые облака по большей части четко очерчены и крупны.

Происхождение кучевых облаков связано преимущественно с восходящими вертикальными токами. Поднимающийся вверх воздух охлаждается, и в конце концов водяные пары конденсируются в верхней части потока, образуя огромные куполы тумана. При безветренной погоде кучевые облака имеют правильную куполообразную форму, при ветре правильность формы быстро нарушается.

Если вверху встречается слой воздуха с более высокой температурой (случай инверсии), то здесь восходящее движение прекращается. При этом бывают случаи, что поднявшийся воздух расплывается в горизонтальном направлении, создавая новые формы, очертание которых напоминает наковальни.

Очень сильные вертикальные восходящие токи создают облака колоссальных размеров, вертикальная мощность которых выражается километрами. Они в кучевой своей части имеют вид нагромождений гор и башен, а вверху обычно увенчиваются «наковальней». Эти облака, чаще всего грозовые, дают сильные дожди и носят название кучево-дождевых или ливневых.

Высота кучевых облаков различна: от 2 до 6 тыс. м. Но нередки случаи, когда они бывают и выше.

Третий тип — слоистые облака (Stratus). Они имеют очень характерный вид горизонтальных полос или слоев однообразной серой или слегка голубоватой окраски. Более высокие слоистые облака имеют вид узких гряд или сплющенных глыб и шаров, а низкие представляют собой однородный слой густого тумана серого цвета. Низкие слоистые облака обычно дают дождь и снег; высота их обыкновенно ниже 2 тыс, м. Слоистые облака получаются при наличии некоторой температурной инверсии, которая не позволяет вертикальным токам подниматься выше. Образуются они также при смешении двух горизонтальных слоев воздуха, различных температур и влажности, близких к насыщению. Слоистые облака отличаются малой вертикальной мощностью.

Кроме отмеченных нами основных форм, встречаются и другие, чаще <всего комбинированные формы. Из таких мы отметим волнистые облака, которые подобно слоистым возникают на границе двух слоев воздуха, имеющих различную плотность и различные скорости (иногда и направления) движения. На поверхности раздела возникают воздушные «волны», вполне аналогичные морским волнам. При этом водяные пары конденсируются в области гребней, что и обусловливает характерную форму волнистых облаков.

Классификация облаков. Первые попытки классифицировать облака на научной основе относятся к началу XIX в. Тогда было выделено три основных типа облаков: перистые, кучевые и слоистые. Накопившиеся потом знания дали возможность создать более точную классификацию. В 1929 г.

Международной облачной комиссией была установлена международная классификация облаков. По этой классификации все облака делятся по преобладающим высотам на четыре класса. В этих четырех классах различают по внешним признакам 10 основных родов. Классы мы обозначим римскими цифрами, а роды — арабскими.

I. Высокие облака, облака, находящиеся выше 6 тыс. м. Сюда относятся: 1) перистые — Cirrus (Ci); 2) перисто-кучевые — Cirrocumulus (Cc) и 3) перистослоистые — Cirrostratus (Cs).

II. Средние облака — на высоте 2—6 тыс. м: 4) высококучевые — Altocumulus (Ас); 5) высокослоистые — Altostratus (As).

III. Низкие облака — обычно ниже 2 тыс. м; 6) слоистодождевые — Nimbostratus (Ns); 7) слоистые —Stratus (St); 8) слоистокучевые — Stratocumulus (Sc).

IV. Облака вертикального развития, основания которых чаще всего лежат на уровне нижних облаков, а вершины могут быть на высоте средних и даже высоких облаков: 9) кучевые — Cumulus (Си); 10) ливневые, грозовые — Cumulonimbus (Cunb).

Облачность и движение облаков. При наблюдении, помимо типа облаков, определяют также облачность, скорость и направление их движения. Облачностью называется степень покрытия неба облаками. Она определяется наблюдением на глаз и оценивается по десятибалльной шкале от 0 до 10. Нулем обозначается полное отсутствие облаков, единицей — когда облака занимают приблизительно десятую часть неба. Небо, сплошь покрытое облаками, обозначается цифрой 10.

Для определения скорости и направления движения облаков употребляются приборы (нефоскоп и др.).

Суточный и годовой ход облачности. Суточный ход облачности связан с температурой. Утренний минимум температуры повышает относительную влажность, что приводит к образованию тумана и слоистых облаков в утренние часы. Дневной максимум температуры вызывает конвекционные токи, что приводит к образованию кучевых облаков. Таким образом, в течение суток наблюдаются два максимума облачности — утренний и послеполуденный. В зависимости от местных особенностей периодичность может носить другой характер.

Годовой ход облачности в различных местах земного шара весьма различен. В равнинных частях Европы максимум облачности наблюдается зимой, минимум летом. В Сибири, наоборот, наименьшая облачность — зимой, наибольшая — летом. В тропическом поясе наибольшая облачность связана с наивысшим стоянием Солнца, наименьшая — с наинизшим.

Географическое распределение облачности. Здесь следует отметить два основных фактора, влияющих на распределение облачности. Первый фактор — это общая циркуляция атмосферы, второй — распределение суши и моря. Почти, как правило, в поясе повышенного давления и поясе пассатов при наличии нисходящих токов облачность, вообще говоря, понижена. Особенно резко это выражено внутри материков (пояс пустынь). Большая облачность наблюдается в более высоких широтах над океанами, особенно у западных берегов материков, что в значительной степени связано с теплыми течениями. Несколько повышенная облачность в экваториальном поясе в связи с преобладанием там восходящих токов.