Из чего состоят облака
- Роль облаков в климате и жизни на Земле
- Теплые и холодные облака
- Отклонения от традиционных представлений
- Типы холодных облаков
- Физико-химические особенности облаков
Роль облаков в климате и жизни на Земле
Сегодня мы знаем, что облака покрывают около 40% поверхности нашей планеты. Они являются огромными вместилищами воды, и две трети облачного покрова находятся в области низких температур. Понимание процессов, связанных с образованием облаков и осадками, имеет важное значение не только для метеорологов. Облачность оказывает влияние на радиосвязь, авиацию, гидротехнику, сельское хозяйство и даже на космонавтику. В результате все эти факторы привели к тому, что в 1940-х годах физика облаков стала самостоятельной наукой.
Теплые и холодные облака
Ученые традиционно разделяют облака на теплые и холодные, в зависимости от положительной или отрицательной температуры. Теплые облака похожи на туманы и состоят из микроскопических капель воды. Холодные облака, согласно традиционным представлениям, могут содержать переохлажденные капли воды, ледяные кристаллы или и то, и другое одновременно. То есть, они являются смешанными по фазе. Теоретически, когда в капельном облаке появляются кристаллы льда, начинается процесс Бержерона-Финдайзена, который характеризуется переконденсацией пара в лед. Это означает, что двухфазное облако не может существовать долго, оно быстро переходит в устойчивое кристаллическое состояние.
Отклонения от традиционных представлений
Однако исследования А.М. Боровикова показали, что в природных условиях смешанные и капельные холодные облака встречаются чаще и существуют гораздо дольше, чем предсказывает теория или показывает лабораторная практика. В условиях средней полосы наиболее распространены слоистые облака, которые также дают наибольшее количество осадков. Современные исследования показывают, что практически все холодные облака являются смешанными и делятся на 3 основных типа.
Типы холодных облаков
Первый тип холодных облаков, по своей структуре, считается водяным. Однако исследования показали, что они содержат ледяные кристаллы, которые не видны обычными методами из-за своих маленьких размеров - менее 20 микрометров. Два других типа облаков называются льдосодержащими. Один из них характеризуется наличием относительно крупных ледяных кристаллов, размеры которых превышают 200 микрометров. Эти облака обычно располагаются на большой высоте и не всегда видны с земли. Другой тип льдосодержащих облаков содержит льдинки размером менее 20 микрометров. Они плотные и непрозрачные, и внешне почти не отличаются от холодных водяных и теплых облаков. Именно эти облака чаще всего приносят осадки в виде снега или дождя, в зависимости от температуры околоземного воздушного слоя.
Физико-химические особенности облаков
Наличие жидких переохлажденных капель при температурах ниже -40°C объясняется изменением физико-химических свойств воды в реальных облачных структурах. В таких условиях летучесть воды увеличивается в 5 раз по сравнению с обычными условиями. Это означает, что вода испаряется и конденсируется гораздо быстрее, чем обычно.
Облачность играет важную роль в климате и жизни на Земле. Понимание процессов образования облаков и их физических свойств является ключевым элементом для прогнозирования погоды, развития техники и науки. Благодаря продвижению науки и новым исследованиям, мы продолжаем расширять наше знание об облаках и их влиянии на нашу планету.
