Погода интересует всех - [49]
Часто подобные процессы образования облаков происходят не в движущихся, а в стационарных воздушных массах, особенно в их нижнем пограничном слое. Тогда появляются слоистообразные облака, нижняя граница которых совпадает с земной поверхностью, так что они представляют собой просто-напросто влажный туман, сильно затрудняющий работу транспорта.
Если воздушная масса при подъеме или смешении с другой воздушной массой охлаждается при отрицательных температурах, то содержащийся в ней водяной пар может перейти в твердую фазу, минуя жидкое состояние. Этот процесс называется сублимацией водяного пара. Возникают ледяные облака. Состоит ли облако из капель воды или из кристаллов льда, зависит как от температуры воздуха в этом облаке, так и от начальных условий его возникновения. Облака, температура которых не ниже — 12°, большей частью являются водяными, причем при отрицательных температурах их называют переохлажденными. По микрофизическому состоянию облака делят на три типа: чисто водяные, переохлажденные и ледяные. Плоские кучевые облака являются чисто водяными, верхние части мощных кучевых и некоторых волнистых облаков обычно состоят из переохлажденных капель, а тонкие перистые облака, часто предшествующие обложному дождю, состоят только из кристаллов льда.
Агрегатное состояние облачных частичек обнаруживается по характеру оптических явлений в облаках. В ледяных облаках, которые в передней части циклона образуются на высотах около 6000 м, создаются оптические явления — гало, ложные солнца и др. В водяных облаках, а также в высоких туманах образуются венцы, примыкающие к Луне или Солнцу.
Зимой горы иногда подолгу окутаны облаками, из которых не выпадает ни дождь, ни снег. Однако из облака выделяется часть содержащейся в нем влаги, но не в виде дождя или снега, а совершенно иным образом. Переохлажденные облачные капли, соприкасаясь с наземными предметами, переходят в твердое состояние. Так, на траве, деревьях или проводах образуется зернистая изморозь. Она отлагается на всех предметах, оказавшихся внутри переохлажденного облака, в виде ледяного панциря, растущего навстречу ветру и не имеющего кристаллической структуры. Отложения часто бывают настолько сильными, что деревья, стоящие рядом, покрываются одной общей пеленой изморози. При многократном оттаивании и отложении изморози на деревьях может в конце концов образоваться сплошная ледяная стена. По мере роста отложений изморози кроны деревьев уже не выдерживают тяжести и обламываются.
Зернистую изморозь, образующуюся на наземных предметах при оседании переохлажденных капель из облаков или тумана, следует отличать от кристаллической изморози, появляющейся на тонких или заостренных предметах при слабом ветре в результате перехода водяного пара в твердое состояние. Такая изморозь обычно не растет навстречу ветру, как зернистая.
До сих пор мы говорили о различных формах конденсации водяного пара или об облаках, состоящих из капель воды, или об отложениях, выделяющихся из переохлажденных облаков и туманов. Однако мы пока еще ничего не сказали об образовании дождя. Хорошо известно, что не из всех облаков выпадает дождь. Следовательно, образование облаков и выпадение дождя представляют собой разные процессы. Рассмотрим несколько подробнее процесс, приводящий к выпадению осадков из облака.
Облачные частицы настолько малы, что из-за сопротивления воздуха опускаются очень медленно: скорость их падения составляет лишь несколько сантиметров в минуту Следовательно, если облачные капли не будут увеличиваться, то они не долетят до земной поверхности и дождя не будет. Слияние облачных капель происходит очень редко, ибо большей частью они несут одноименные электрические заряды и потому взаимно отталкиваются. Но если в чисто водяное облако попадут ледяные кристаллы, то процесс образования осадков значительно ускоряется.
Если же в одном облаке находятся и капли переохлажденной воды, и кристаллы льда, то возникает перенос водяного пара с капель на кристаллы, так как упругость насыщенного пара над льдом при той же температуре меньше, чем над переохлажденной водой. Ледяные кристаллы становятся все крупнее и, следовательно, тяжелее и начинают падать. В нижней части водяного облака они действуют как ядра конденсации и способствуют замерзанию на них переохлажденных облачных капель. Переохлажденные водяные облака могут стать источником снежной или ледяной крупы, ледяного дождя и т. п. При выпадении обложного дождя кристаллы, перемешиваясь с водяными каплями, могут стать причиной образования крупных ледяных кристаллов, которые, смерзаясь или сцепляясь, образуют снежинки. В горных районах осадки выпадают в виде снега, тогда как над равниной, пролетая через более теплые слои атмосферы, они успевают растаять и выпадают в виде дождя. Таким образом, любой обложной дождь начинается в средней тропосфере в виде снега. Пролетая через холодный приземный слой атмосферы, расстаявшие капли дождя могут снова замерзнуть. В этом случае они превращаются в ледяные шарики диаметром несколько миллиметров. Такие шарики значительно меньше градин и их называют ледяным дождем
