Географія - Великий довідник школяра і студента - 2008

Загальна географія
Атмосфера і клімат Землі
ВОДЯНА ПАРА І ХМАРИ

Водяна пара — це вода в газоподібному стані. Якщо повітря не здатне втримувати велику кількість водяної пари, вона переходить у стан насичення, і тоді вода з відкритої поверхні перестає випаровуватися. Вміст водяної пари в насиченому повітрі знаходиться в тісній залежності від температури і при її підвищенні на 10 °С може збільшитися не більше, ніж удвічі.

Відносна вологість — це відношення водяної пари, що фактично міститься в повітрі, до кількості водяної пари, відповідної стану насичення. Відносна вологість повітря поблизу земної поверхні переважно велика вранці, коли прохолодно. З підвищенням температури відносна вологість звичайно зменшується, навіть якщо кількість водяної пари в повітрі мало змінюється. Припустимо, що вранці при температурі 10 °С відносна вологість була близька до 100 %. Якщо протягом дня температура знизиться, почнеться конденсація води і випаде роса. Якщо ж температура підвищиться, наприклад, до 20 °С, роса випарується, але відносна вологість складе лише бл. 50 %.

Хмари виникають при конденсації водяної пари в атмосфері, коли утворюються або крапельки води, або кристали льоду. Формування хмар відбувається, коли при підйомі і охолоджуванні водяна пара переходить через точку насичення. При підйомі повітря потрапляє в шари більш низького тиску. Ненасичене повітря з підйомом на кожний кілометр охолоджується приблизно на 10 °С. Якщо повітря з відносною вологістю бл. 50 % підніметься більш ніж на 1 км, почнеться утворення хмар. Конденсація спочатку відбувається біля основи хмари, яка росте вгору доти, доки повітря не перестане підійматися і, отже, охолоджуватися. Хмари формуються також у фронтальних зонах, коли тепле повітря піднімається вгору, насуваючись на холодне, і при цьому охолоджується до стану насичення. Хмарність виникає і в областях низького тиску з висхідними потоками повітря.

Конденсація є складним процесом, при якому мікроскопічні частки домішок (сажі, пилу, морської солі), що містяться у повітрі, служать ядрами конденсації, навколо яких формуються краплі води. Такі ж ядра необхідні для замерзання води в атмосфері, оскільки в чистому повітрі за їх відсутності краплі води не замерзають до температур бл. 40 °С. Ядро льодоутворення являє собою маленьку частку, схожу за структурою на кристал льоду, навколо якої і формується шматочок льоду. Цілком природно, що крижані частки, що знаходяться в повітрі, є кращими ядрами льодоутворення. У ролі таких ядер виступають також найдрібніші глинясті частинки, вони мають особливе значення при температурах нижчих за 10—15 °С. Таким чином, створюється дивна ситуація: краплі води в атмосфері майже ніколи не замерзають при переході температури через 0 °С. Для їх замерзання потрібні більш низькі температури, особливо якщо в повітрі міститься мало ядер льодоутворення.

Формування дощу або снігу — досить складний процес. Якщо крижані кристали всередині хмари дуже важкі, то, щоб залишатися завислими у висхідному потоці повітря, вони випадають у вигляді снігу. Якщо нижні шари атмосфери досить теплі, сніжинки тануть і випадають на землю дощовими краплями. Навіть влітку в помірних широтах дощі зазвичай зароджуються у формі крижинок. І навіть у тропіках дощі, що випадають з купчасто-дощових хмар, починаються з крижаних частинок. Переконливим доказом того, що лід у хмарах існує навіть літом, служить град.

Дощ зазвичай іде з «теплих» хмар, тобто з хмар із температурою, вищою за точку замерзання. Тут дрібні крапельки, що несуть заряди протилежного знаку, притягуються і зливаються в більш великі краплі. Вони можуть збільшитися настільки, що стануть дуже важкими, перестануть утримуватися у хмарі висхідними потоками повітря і проллються дощем.

Основа сучасної міжнародної класифікації хмар була закладена в 1803 р. англійським метеорологом-аматором Л. Говардом. У ній для опису зовнішнього вигляду хмар використані латинські терміни: alto — високе, citrus— перистий, cumulus— купчастий, nimbus—дощовий istratus — шаруватий. Різні поєднання цих термінів застосовуються для найменування 10 головних форм хмар: cirrus — перисті; cirrocumulus — перисто-купчасті; cirrostratus — перисто-шаруваті; altocumulus — висококупчасті; altostratus— високошаруваті; nimbostratus — шарувато-дощові; stratocumulus — шарувато-купчасті; stratus— шаруваті; cumulus— купчасті і cumulonimbus — купчасто-дощові. Висококупчасті і високошаруваті хмари розташовуються вище, ніж купчасті і шаруваті.

Хмари нижнього ярусу (шаруваті, шарувато-купчасті і шарувато-дощові) складаються майже виключно з води, їхні основи розташовуються приблизно на висоті 2000 м. Хмари, що стеляться по земній поверхні, називаються туманом.

Основи хмар середнього ярусу (висококупчастих і високошаруватих) знаходяться на висотах від 2000 до 7000 м. Ці хмари мають температуру від 0° до -25 °С і часто являють собою суміш крапель води і крижаних кристалів.

Хмари верхнього ярусу (перисті, перисто-купчасті і перисто-шару- ваті) мають переважно нечіткі контури, оскільки складаються з крижаних кристалів. їх основи розташовуються на висотах понад 7000 м, а температура нижча за -25 °С.

Купчасті і купчасто-дощові хмари відносяться до хмар вертикального розвитку і можуть виходити за межі одного ярусу. Особливо це стосується купчасто-дощових хмар, основи яких знаходяться усього в декількох сотнях метрів від земної поверхні, а вершини можуть досягати висот 15—18 км. У нижній частині вони складаються з крапель води, а у верхній — з кристалів льоду.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити