A felhők a vízgőz kondenzációjának következményei. Fontos szerepet játszanak a Föld nedvesség-újraelosztásában.
Felhő összetétele
Az összetételtől függően 3 csoportra oszthatók:
- Víz - teljesen vízcseppekből áll (-10 ℃ felett). A nulla hőmérsékleten a cseppek hűtésre kerülnek.
- Jég vagy kristályos - teljesen jégkristályokból áll (-15 ℃ alatt).
- Vegyes - jégkristályok és csepp víz keveréke (-10 és -15 ℃ között).
Csepp víz és kristályok nevezzük felhő elemeknek. A cseppek mérete jelentősen eltér. Ezeket a mikrofotografálás módszerével határozzák meg (nagy nagyítású fényképek készítése).
Amikor a felhő éppen kialakulni kezd, a benne lévő cseppek átmérője 5-50 mikron (1 mikron = 0,001 mm) között mozog. A felhő fejlődésének szakaszában a cseppek átmérőjük 50 - 200 mikron lesz. Alig kezd esni, miközben a meteorológiában finom esőkről beszélnek - szitálnak. A jövőben a cseppek esőcseppekké alakulhatnak át, amelyek átmérője 500-5000 mikron.
Érdekes tény: a felhők könnyűnek és "levegőnek" tűnnek, de a valóságban egy nagy felhő súlya körülbelül 1 tonna.
A kristályok alakja és mérete eltérő, a páratartalomtól és a levegő hőmérséklettől függően. A legtöbbet teljesnek nevezik, és alakja hatszögletű prizmájához hasonlít. Ha egy ilyen kristály magassága kicsi az alaphoz képest, ez egy lemez. A szemben lévő kristályok jégoszlopok. Találhatók komplex alakú, tű alakú elemek is.
Így a vízcseppek kicsik, de sűrűségük a felhő összetételében több száz 1 cm3-ben. A kristályok éppen ellenkezőleg, nagyobbak, de kevésbé sűrűek - 10 cm3-ig 100-ig.
Egy másik fontos jellemző a víztartalom - ez az 1 m³ felhőben található vízmennyiség. Átlagos víztartalom:
- felhők kis cseppdel - 1 g / m³-ig;
- gomolyfelület - 2 g / m3;
- cumulonimbus - 4-5 g / m3;
- kristályos - legfeljebb 0,02 g / m3;
- vegyes - 0,2–0,3 g / m3.
Hogyan képződnek a felhők?
A felhőképződés összetett folyamat, amelynek minden szakaszában szorosan összefüggenek. Felhők bármilyen szélességben kialakulhatnak.
Felhőképződés
A felhő miatt a vízgőz folyékony vagy szilárd állapotba kerül - kondenzáció. Ennek két oka van: a hőmérséklet csökkenése és az abszolút páratartalom növekedése. Leggyakrabban mindkét tényező egyszerre van jelen.
A hőmérséklet csökkenését a levegőtömeg növekedése, valamint vízszintes mozgása (advekció) magyarázza. Így a meleg levegő a föld hideg felszíne felett van. A levegő tömege több okból is nő:
- konvekció;
- topográfia;
- ciklonok;
- légköri frontok kialakulása.
Amikor a Föld felületét napfény intenzíven melegíti, a hő átjut a levegőbe. Konvekció történik - a felmelegített levegő gyorsan felmelegszik, és magasságban kezd lehűlni. Vízgőzt tartalmaz. Van egy fogalom a harmatpontról - ez az a hőmérséklet, amelyen a vízgőz eléri a telítési pontot, és kezd kondenzálni.
A gőz harmatcseppré történő átalakításának a magassága a kialakuló felhő alsó határa vagy a kondenzáció szintje. Ugyanakkor a fűtött levegő továbbra is áramlik a föld felszínéről. Átlép az alsó határon, és magasabb szinten kondenzálódik. Tehát a felhő magasabb lesz. Felső határát általában tévesen fejezik ki, a szabad konvekció szintjének hívják.
Érdekes tény: néha emelkedések jelennek meg a légáramok útján. Leküzdésük során a légtömeg felfelé emelkedik.Az ilyen felhők orogén eredetűek. Magasságukat az akadály magassága határozza meg.
A ciklon egy légtömeg légköri örvény formájában. A légtömeg a ciklon függőleges tengelyének közepe felé forog. Emiatt nyomásesés történik - a levegőáramok intenzíven emelkednek fel. Elérhetik a troposzféra felső határait, és számos réteges, esős, gomolyfelhőt és ezek fajtáit képezhetik. Az ilyen felhők mindig csapadékot hoznak.
A légköri homlokzatok hatása a felhőkre
A légköri front a meleg és a hideg levegő tömegének konvergenciája eredményeként alakul ki. Ebben az esetben a felhők meleg és hideg előtt is megjelenhetnek. A túl meleg felhők intenzívebben képződnek.
A légtömeg ütközése során a meleg áramlatok felfelé mozognak - a hideg áramok enyhe visszavonulása mentén vagy az elülső felület mentén. Ahogy a levegő szinte vízszintesen mozog (enyhe felfelé mutató eltéréssel), felfelé emelkedő felhők képződnek. Az ilyen felhők figyelemre méltóak kis magasságuk és vízszintes irányban jelentős hosszúságuk miatt - akár több száz kilométerig.
A gomolyfelhők hideg légköri homlokzat felett alakulnak ki. Amikor a meleg levegő tömege felcsúszik, a hideg közvetlenül alattuk mozog.
Hogyan repülnek a felhők az égen?
A felhők könnyebbek, mint a levegő. Különböző magasságokban helyezkednek el. A felhők az égen áthaladnak a légtömeg mozgása, a szél áramlása miatt.
Érdekes tény: A felhők ellentétes irányú mozgása elképesztő, de érthető jelenség. Ennek oka az a tény, hogy a felhők nem folytonosak, és együtt mozognak a légáramokkal. Ugyanakkor a szél iránya és sebessége a magassággal együtt változik.
Hol vannak a felhők?
Minden egyes felhőcsoportnak van egy meghatározott zónája, amely az évszaktól függ. Tehát tavasszal és nyáron (mérsékelt szélességi fokon) a vízfelhők elfoglalják a troposzféra alsó részét (a légkör alsó rétegét, amelynek felső határa 6-20 km magasságban helyezkedik el). A kevert felhők a troposzféra középső rétegét, míg a kristályos felhők a felső rétegét foglalják el. Az őszi-téli kezdettel jégfelhők fordulhatnak elő az alsó troposzférában.
Van még a felhők osztályozása is, amely szerint családokra és nemzetségekre osztják őket. Minden családnak megvan a saját szintje:
- Függőleges fejlődés (konvekció) felhők.
- Az alsó szint 2 km-ig terjed.
- A középső szint 2 és 6 km között van.
- A felső szint 6 és 13 km között van.
A felhők típusai
10 fő nemzetség vagy típusú felhő van, amelyek megjelenése, alakja és egyéb paraméterei különböznek egymástól.
Gomolyfelhők
Különböző sűrűségű, fényes fehér árnyalatú. Függőleges irányban fejlesztették ki. A felső rész kerek. Ezek általában semleges vagy hideg levegőben vannak kialakítva. Vastagság - 1-2 vagy 3-5 km.
Réteges felhők
A szerkezet az egyenletesség miatt a ködre emlékeztet, de 100-400 m magasságot foglal el. Leggyakrabban az ég teljesen le van takarva, néha hiányosságokat figyelnek meg. Az átlagos vastagság tíz, száz méter.
Stratocumulus felhők
Szürkeárnyalatban különböznek és elsősorban vízből állnak. Előállíthatók folyamatos tömeg vagy hullámok formájában, amelyeket a nap sugarai választanak el egymástól. Vastagság - 200-800 m.
Középmagas rétegfelhő
Külsőleg hasonlít a szürke fátyolra, néha kékes árnyalattal. Homogén vagy kissé kifejezett szerkezetű lehet. A kompozíciót kristályok, hűtött cseppek dominálják.
Altocumulus felhők
Jellemző a meleg évszakra. Fehér, szürke, kék árnyalatú lehet. Tányérok, szakadt pehely formájúak, amelyek között a nap sugarai ragyognak. Magasságuk több száz méter. Néha erőteljes gombulássá alakulnak.
Tajtékfelhő
Számos cirrus elem (szálak, darabolók, gerincek), hosszúkás.Rostos szerkezetük és selymes fényességük lehetséges. Nagy magasságban helyezkednek el, és kristályokból állnak.
Nagy kristályok dominálnak, amelyek észrevehetően esnek le. Ezért a cirrusfelhőket a szálak jelentős függőleges kiterjedése és egyenetlen iránya jellemzi.
Cirrocumulus felhők
Gömb alakú, hosszúkás alakúak, 6 km magasságban találhatók. Jellemző tulajdonsága az árnyékok hiánya. A széleket szivárvány formájában is festeni lehet. Kristályokból alakult ki.
Cirrostratus felhők
Homogén felépítésű, fehér árnyalatú formában. Jól áttetsző a nap és a holdfény között. Ködös vagy rostos lehet.
Érdekes tény: A cirrostratus felhők részvételével gyakran előfordul egy halo vagy halo nevű jelenség. Ez egy optikai jellegű légköri jelenség, amely egy fényforrás körül világít. Ennek oka az a tény, hogy a felhőn áthaladó fény sugarait a kristályok törik. A halo többnyire kör, félkör, fényoszlop stb.
Esőfelhők
Szilárd réteg sötét szürke. A vastagsága több kilométert is elér. A csapadék időszaka homogénnek tűnik. Szünetekben heterogénekré válnak.
Cumulonimbus felhők
Megkülönböztetik őket a sűrűség, a függőleges fejlődés, a mennydörgéses esőzések és a jégeső miatt. Nagy gomolyfelhőkből képződött. Gyűjthetőek hosszú sorban - egy sor sorban.
Hogyan lehet megkülönböztetni a gomolyfelhő, az Altocumulus és a Cirrocumulus felhőket az égen?
A gomolyfelhő kifejezett formájú, nagy méretű. Vastagsága általában megfelel a szélességnek vagy meghaladja azt. Az altocumulus felhők kicsik és szétszórtak az égen (leggyakrabban tavasszal és nyáron jelennek meg). A cirrocumulus felhők vékonyak, hullámokra vagy hullámokra emlékeztetnek számos kanyarodás miatt.
Ritka típusú felhők
Ha a gomolyfelhő, a cirrus és más felhők gyakoriak, akkor az alább leírt fajták égbolton történő látása jó szerencsének tekinthető.
Reggel Gloria
Alacsony fekvésű légköri hullámok, amelyeket leggyakrabban Ausztrália északi részén (Carpentaria-öböl) figyelnek meg. A szakértők még mindig nem tudják meghatározni az ilyen felhők kialakulásának pontos okát. Több száz kilométer hosszú, 100-200 m tengerszint feletti magasságban helyezkednek el.
Vihar gallér
Egy másik név a bruttó felhő. Ez a közismert név egy hosszú, tengely alakú, hosszú tengelyre emlékeztető cumulonimbus felhő bizonyos fajtájára. Gyakran vihargallér alakul ki a légköri frontok határán 100–2000 m tengerszint feletti magasságon, és bárkákat, zuhanyzókat, zivatarokat és nyomáseséseket hoz a föld felszínéhez. A reggeli gloria-t a vihargörgők legritkább változatának tekintik.
Fallstreak hatás
Ha rés jelenik meg az Altocumulus vagy a Cirrocumulus felhők folyamatos rétegében, akkor ez a Fallstreak hatás. A leeső jégkristályok eredményeként nagy lyukak jelennek meg. Ezek a repülőgépek felső rétegeiben vagy akár a kipufogógázokban vannak kialakítva.
Számos körülmény függvényében (levegő hőmérséklete, páratartalom, hűtött vízcseppek) a kristályok az esés során felszívják a vizet és növelik a méretüket. A felhőben lévő víz elpárolog, és rés alakul ki.
Lentikáris felhők
Lentikáris (lencsés) felhők nem mozognak az égen, a szél erősségétől függetlenül. Ezek két levegőréteg között vagy a levegőhullámok csúcsán merülnek fel. A stabilitás annak a ténynek köszönhető, hogy a kondenzáció és a párolgás folyamatosan hullámáramban zajlik. Gyakran hegyvidékek közelében, 2-15 km magasságban található.
Felhők Calvin Helmholtz
Ezek hasonlítanak a tengeri hullámokra és akkor alakulnak ki, amikor két levegőréteg különböző sebességgel mozog. Ebben az esetben a felső réteg gyorsabban mozog, az alsó - lassabban.Általánosabb az erős szélben és a változó levegősűrűségben.
Gombafelhő
Gomba alakú felhő nemcsak nukleáris vagy termonukleáris robbanások eredményeként képződik. Később szokásos robbanás formájában képződhet, feltéve, hogy nincs más beavatkozás (például szél). Ide tartoznak a meteorit-esés és a vulkánkitörés által okozott robbanások is.
Ezüstös felhők
Ennek a ritka jelenségnek több neve is van. Közöttük vannak az éjszaka izzó felhők. A helyzet az, hogy csak mély alkonyatkor vagy napfogyatkozás idején tekinthetők ezeknek. Ezek a felhők meglehetősen magasan helyezkednek el - átlagosan 82 km magasságban. Tanulmányukat nem csak a Földről végezték, hanem rakétaszonda segítségével is.
Érdekes tény: az orosz csillagász - Vitold Cerasky nagyban hozzájárult az ezüstfelhők tanulmányozásához. Bebizonyosodott, hogy ez a jelenség nemcsak a Földre, hanem más bolygókra, például a Marsra is jellemző. 2007-ben elindították a NASA AIM műholdat, amelynek feladata az ezüst felhők vizsgálata.
Felhők medúza
A felhők ezt a nevet kapják, mert a medúza alakja hasonlít. Olyan helyeken képződnek, ahol nedves (a Gulf Stream-től) és a száraz (légköri) levegő ütközik. Az alsó, csápokra emlékeztető rész cseppek miatt alakul ki, de azonnal elpárolog.
Felhős felhők
Felhők jellegzetes erszényes felépítéssel. Az egyes cellák mérete kb. 500 méter. Ezeket nagyon ritkanek tekintik (tíz évre néhányszor találtak meg), és trópusi ciklonokkal összefüggésben képződnek.
Gyöngyházfelhők
Körülbelül 20-30 km magasságban alakult ki. Nagyon ritka, ám sajátos színük miatt nem keverhetők össze más típusú felhőkkel. Téli-tavaszi időszakban képződnek, és csak napkelte előtt vagy napnyugta után láthatók.
Miért vannak a felhők fehér?
A felhők fehérek a magas felhőelemek miatt - cseppek és kristályok. A nap sugarai tükrözik. Minél kisebb az elemek mérete, annál fehérebb lesz a felhő.
Mi a különbség a felhő és a felhő között?
A terminológiában hiányzik a "felhő" fogalma. Ez ugyanaz a felhő, de nagyobb és sötétebb színű. A fehér felhőktől eltérően a felhő nagy mennyiségű nedvességet tartalmaz a vízcseppek nagy sűrűsége miatt, és csapadékot hoz.
Miért vannak a felhők fehér és a felhők szürke?
A felhők a talajról nézve szürke és akár fekete színűek is, mivel nagy sűrűségűek. Árnyékot vetnek egymásra, és szintén gyengén továbbítják a napfényt.
Érdekes tény: ha közvetlenül a szürke felhő felett repülsz, akkor fehérnek tűnik - a nap sugarai fentről esnek.
Mi a kondenzációs nyom egy repülőgépről?
A kondenzációs nyom egy ember által készített vagy mesterséges felhő. Ez a légijármű-pára kondenzációjának és a repülőgépek motorjai által kibocsátott kipufogógázoknak a vízgőzökkel történő kondenzációjának eredményeként merül fel. Idővel a nyoma eltűnik - alkotóelemei elpárolognak.
Hogyan lehet meghatározni az időjárás a felhők között?
A felhők nem nyújtanak teljes információt a legközelebbi időjárási viszonyokról, ám ezek közül egyesek előre megjósolhatják bizonyos meteorológiai jelenségeket:
- Cumulus - általában jó idő, csapadék nélkül.
- Cumulonimbus (sűrűbb) - alacsony talaj felett helyezkedik el, képes az esőre.
- Cirrus - fokozatosan leereszkedve a föld felszínéhez, a következő 12 órán belül csapadékra utalhat.
- Réteges - ritkán hoz csapadékot a kis vastagság miatt.
A sűrű, sötét felhők csapadékot jelentenek. Ebben az esetben a fekete jelzi az erős szél hiányát, a barnás az erős szél lehetőségét jelenti, a szürke pedig az elhúzódó esőt jelentheti.
Sedimentációs folyamatok
A csapadék főként a troposzféraban képződik, mivel a vízgőz a legtöbb.A kondenzációs termékek felhalmozódása eredményeként a föld felszínén köd alakul ki.
A csapadék csak azokban a felhőkben képződik, amelyek nagy (0,1-7 mm) felhőszemcsékből állnak. Súlyossá válnak, nem tarthatók a felhőben, és csapadék formájában esnek ki. A csapadék kicsapódik a felhőkből, vagy a levegőből kerül a felszínre.
Csapadék:
- fedél - monoton, hosszú;
- szitáló - nem intenzív, monoton;
- Az esőket éles ingadozások jellemzik.
Csapadék a felszínen:
- harmat;
- fagy;
- jég (bármilyen felületen képződik a csapadék részecskék fagyása miatt);
- sík (csak a föld felszínén képződik).
Osztályozás nélküli csapadék:
- jégtűk;
- Szilárdság (ritka előfordulás nagy vízbuborékok formájában, amelyek vihar idején fordulnak elő).
Felhő-expozíciós módszerek
A modern tudomány felfedezett néhány módszert a felhők befolyásolására. Különösen a hűtött felhők szétszóródása, köd, a jót hordozó felhőkre gyakorolt hatás. Ebben az esetben a felhők mikroszerkezete és fázisállapota mesterségesen megváltozik.
Például egy túlhűtött felhő eloszlatása érdekében hűtőközeg-reagenseket vagy jégképző anyagok jódrészecskéit vezetik bele a repülőgépbe. Ezek az anyagok hozzájárulnak nagy számú kristály képződéséhez - a vízcseppek sűrűsége csökken, és a felhő szétszóródik. A köd befolyásolására hasonló jellegű földi berendezéseket használnak.
Mesterséges csapadék is lehetséges, például erdőtüzek során. Ehhez repülőgép segítségével reagenseket vezetnek be a felhőbe - ezüst-jodidot vagy speciális pirotechnikai készítményeket.