Milyen gyakran tudják a felhők megmondani, hogy milyen fejlődési szakaszban vannak időjárás amikor nincs hivatalos előrejelzése. Ebben az esetben néhány felhő árulkodhat a közelgő időjárásról. Általában jobb előrejelzéshez rendelni a felhők változását egy bizonyos sorrendben, mint a felhők típusának meghatározása. Nem mindig könnyű meghatározni a felhők típusát. Szinte mindig több fajta van belőlük egyszerre az égen, és idővel megváltoztatják alakjukat.

A felhőket magasságuk és alakjuk jellemzi. Magas felhők vannak. Középszintű felhők és alacsony felhők. Minden magassági jellemzőn belül kerek, masszív felhők különböztethetők meg - gomolyfelhő(Cumulus), világos, füstös vagy csíkos - szárnyas(Cirrus) és monoton felhőrétegek - rétegzett(Rétegfelhő). Gyakorlati szempontból leggyakrabban célszerű a felhőket úgy osztályozni, hogy vagy rétegesen fekszenek, ami a levegő viszonylagos stabilitásának eredménye, vagy különálló, lekerekített alakzatokként jelennek meg, amelyek függőleges mozgást és instabilitást jelentenek. légtömegek. Értékes lesz például a hegyekben az időjárás-előrejelzés szempontjából a légtömeg jellemzőinek meghatározása az általunk megfigyelt felhők jellege alapján. A felhők felismeréséhez az is fontos, hogy felhőhullámok legyenek bennük, és ismerjük a különbséget a magas és az alacsony felhők között. Ezenkívül a felhőket a bennük lévő víz állapota is jellemzi - legyen szó vízcseppekről (alacsony felhőkben), vagy jégkristályokról (magas felhőkben), vagy vízzel való keveredésükről (főleg középső felhőkben). Ez fontos a zivatarképződményeknél, ahol villámlás, eső, hó stb.

A felhőknek 12 fő típusa van. Meghatározásuk, jelentőségük, azonosításuk és megkülönböztetésük szükséges praktikus alkalmazás az időjárás előrejelzésben:

"Magas"- azt jelenti, hogy 5-6 km magasság felett helyezkedik el. Ez a "jet stream" zóna, vagy ahogy mondjuk, a szél a feje fölött. Ezeket a szeleket néha „viharútnak” is nevezik. Tulajdonságuk a nagy sebesség - több mint 50 csomó, és az állandó irány - a nyugat. Ezek a csúcson lévő légáramlatok okozzák az időjárás minden változását a középső szélességeken.

Mivel a levegő hőmérséklete a magassággal csökken (6 fok/1 km), ezért fontosabb, hogy a magas felhőzetet hőmérséklettel jellemezzük. A vízgőz ezen a magasságon megfagy, így ezen a szinten az összes felhő jégkristályokból képződik. Ellentétben az alacsony felhőkkel, amelyek vízcseppekből állnak. Minden magas felhő cirrus típusú felhő - „farok”, réteg, töredékek szabálytalan alakú vagy vékony áttetsző, cumulus. A "cirrus" (cirrus) szó a felhőnevekben csak a magas felhőkre vonatkozik, míg a "cumulus" (cumulus) vagy a "stratus" (réteg) bármilyen magasságú felhőkre alkalmazható.

"Alacsony" a felhők 2 km-es magasság alatt helyezkednek el. A tengeren nem könnyű megbecsülni a felhők magasságát, míg a szárazföldön összehasonlítható mondjuk egy szomszédos hegy csúcsának ismert magasságával. A "tisztességes időjárás gomolyfelhő" általában ennek a szintnek a tetején található, pl. 1200-2000 méterre a talajtól. Ha meglátja ezeket a jól formázott, viszonylag kicsi, puha alakú fehér felhőket az égen, támpontként szolgálhatnak a magasságához: ezen és alacsonyabban minden felhő alacsony, felette pedig közepes és magas. Néha alacsony felhők fekszenek a földön. Lehet rétegfelhők és köd. A harmatponton kialakulhatnak felhőbázisok, mert definíció szerint a harmatpont az a hőmérséklet, amelyen a láthatatlan vízgőz látható felhőkké kondenzálódik. Vegye ki a felszíni levegő hőmérsékletét mínusz harmatpont, ossza el 4-gyel, és szorozza meg 300 méterrel. A kapott eredmény az a magasság lesz, amelyen a levegő hőmérséklete megegyezik a harmatponttal, és ott felhők képződnek. Száraz napokon a gomolyfelhők magasabbak, mint a nedves napokon. Alacsony iránya gomolyfelhők majdnem ugyanaz, mint a felszíni szél. Ez az irány kissé eltérhet jobbra, mivel a nagyobb szél nem súrlódik a talajjal. A széllel szemben állva alacsony gomolyfelhőket láthatunk, amelyek körülbelül 30 fokos irányból jobbra futnak. Víz felett ez az eltérés kisebb - körülbelül 15 fok, mivel a levegő súrlódása a vízen kisebb.

A középszintű felhők mindig a magas és az alacsony felhők között helyezkednek el. Nevükben az "alto" előtag szerepel, ami a felhők terminológiájában pontosan ezeket a középszintű felhőket határozza meg. Bár például "magas rétegű felhőknek" nevezik őket, ezek közepes szintű rétegfelhők, szemben a "cirrostratus"-val (magas felhők) és egyszerűen "rétegfelhők" (alacsony felhők).

De vannak olyan típusú felhők, amelyek meglehetősen ritka természeti jelenségek. Nagyon szokatlan formájuk, színük és kevéssé érthető jellemzőik vannak, milyen időjárást hozhatnak az ilyen felhők?

1. Körülbelül 15-25 km tengerszint feletti magasságban találhatók a sztratoszférában és a troposzférában. Színük szokatlan - irizáló, irizáló. Ilyen felhők télen a Távol-Észak körülményei között találhatók: Alaszkában, a skandináv országokban, Észak-Kanadában. Abban különböznek a többi felhőtől, hogy napnyugta után fényesen kiemelkednek a naplemente égbolton.

2. "Vymyaobrazny" felhők (csöves). Ezeknek a felhőknek furcsa alakja van, és tőgyre emlékeztet. A Nap alacsony magasságában a horizont felett szürkéskék, szürkés-rózsaszín, aranysárga, sőt vöröses színt is kaphatnak. Ezeknek a felhőknek a megjelenése mindig zivatarokat hirdet, és maguk a felhők több kilométerre is lehetnek a zivatar középpontjától.

3. Altocumulus Castelanus.A tenger lakóihoz való hasonlóságuk miatt elnevezett felhők-medúzák a Golf-áramlat párás levegőjének és a légkör száraz levegőjének találkozásánál keletkeznek. A felhő közepe a medúza testéhez válik hasonlóvá, a felhő „csápjai” pedig elpárolgott esőcseppeket képeznek.

négy. Rendkívül ritka képződmények. Noctilucent felhők - nagyon vékony, szinte átlátszó felhőréteg 82-102 km magasságban, amely észrevehető az éjszakai égbolton lévő halvány fényük miatt. Úgy gondolják, hogy a noktilucens felhők jégkristályokból, valamint vulkáni és meteorpor részecskéiből állnak, amelyek szétszórják a napfényt. Az éjszakai égbolton való ragyogásukat azzal magyarázzák, hogy a Föld "éjszakai" oldalán láthatatlanul visszaverik a Nap fényét. Csak alkonyatkor lehet őket látni, amikor a horizont mögül megvilágítja őket a nap. Napközben nem láthatók.

5. Gombafelhők - gomba formájú füstfelhők, amelyek a víz és a föld legkisebb részecskéinek kombinációja, vagy erős robbanás eredményeként keletkeznek. Leggyakrabban atomrobbanáshoz kapcsolódnak, de bármilyen viszonylagos erős robbanás ugyanazt a hatást tudja kiváltani.

Ezek a vékony spirális fürtök a természetben előforduló legritkább felhők. Az "életük" időtartama egy-két perc, ezért saját szemmel látni őket nagy siker.

7. "Lencse alakú" felhők () olyan furcsa alakúak, hogy a külső szemlélőnek egy UFO jut eszébe. Sajátosságuk, hogy a legerősebb széllel mozdulatlanok maradnak. Ezek a felhők kiváló előrejelzői a közelgő légköri frontnak, viharnak vagy viharnak. A lakosok különösen ismerik ezeket a "jóslatokat". hegyvidéki területek. Ezeknek az altocumulusoknak nevezett felhőknek állandó alakjuk van, rendkívül magasak, és általában derékszögben helyezkednek el a szél irányával.

Lencse alakú felhők alakulnak ki a léghullámok gerincén vagy két légréteg között. jellemző tulajdonság ezek közül a felhők közül az, hogy nem mozognak, akármilyen erős is a szél. Folyamatos folyamat játszódik le bennük - a levegő a kondenzáció szintje fölé emelkedik, a vízgőz besűrűsödik, a lefelé tartó úton a vízcseppek elpárolognak, és a felhő véget ér. Éppen ezért a lencse alakú felhők nem változtatják helyzetüket a térben, hanem összeragasztva állnak az égen. A lencse alakú felhők megjelenése azt jelzi, hogy a légkörben erős vízszintes légáramlatok vannak, amelyek hullámokat képeznek a hegyi akadályok felett, és a levegő meglehetősen magas nedvességtartalmú. Ez általában egy légköri front közeledtével vagy a távoli területekről érkező levegő energetikai átadásával jár.

Felhő az Ayu-Dag felett a Krím-félszigeten

Alacsony, vízszintes felhők ezek, mintha csövekbe csavarodnának. Erős széllökések, zivatarok, hidegfrontok hírnökei. Messziről nagyon egy tornádóoszlopra emlékeztetnek, csak nem függőlegesen, hanem vízszintesen.

Ezek az alacsony és foltos felhők nem esőt, hanem jó időt jeleznek. Sajátosságuk, hogy szabályos sorok vagy hullámok formájában helyezkednek el az égen.

Alacsony, vízszintes, trombita alakú zivatarfronthoz, vagy néha hidegfronthoz társuló viharos felhő. Lehetséges mikroburst tevékenység jelei is lehetnek.

12. Felhők "Morning Glory".

Ezek az egyetlen felhők, amelyeknek megfelelő neve van. A „Morning Glory” olyan, mint egy legfeljebb 1000 km hosszú, 1-2 km magas gomolygó felhő, amely akár 40 km/h sebességgel mozog. Ezek a felhők főként Ausztrália partjainál keletkeznek, magas páratartalmú és magas légnyomású helyeken. A nap felmelegíti a felhő elejét, és benne felfelé irányuló légmozgás történik, ami megcsavarja a felhőt. Képzeljen el egy erőteljes hullámot, amelynek egyetlen taréja van, és sebessége vagy alakja megváltoztatása nélkül mozog – ez a felhő így néz ki.

Leggyakrabban nem gondolunk bele, milyen bonyolult és szokatlan formák vannak mindazoknak a felhőknek, amelyek naponta lebegnek az égen a fejünk felett. Valószínűleg sok felhőt láttál, amelyeket most készítettünk neked. De tudod, hogy hívják őket a tudósok, vagy pontosan mi határozza meg a megjelenésüket? Minden fajtának megvan a maga sajátossága, és nem valószínű, hogy valaha is lát néhány felhőt ebből a listából a saját szemével ...

25. Vihargallér

Ezek a gomolyfelhők esőfelhőkáltalában heves zivatarokat vagy hideg légköri frontot jeleznek. Alacsonyan alakulnak ki az égen, és hosszú szár vagy tekercs alakúak.

24. Polc ömlesztett felhők


Fotó: pixabay

Ez a típusú vihargallér a légkör alsóbb rétegeiben is kialakul zivatarok és hidegfrontok idején. A kiálló gördülőfelhők abban különböznek az előző bekezdésben szereplő társaiktól, hogy általában egy hatalmas szülőfelhőhöz kapcsolódnak felülről.

23. Kelvin-Helmholtz pehelyfelhők


Fotó: GRAHAMUK

Ezek a vékony vízszintes spirálok nagyon gyorsan szétszóródnak - szinte azonnal kialakulásuk után, ami rendkívül megnehezíti megfigyelésüket. A tenger hullámaira emlékeztető felhők általában az úgynevezett Kelvin-Helmholtz instabilitással járnak, és különböző sűrűségű és sebességű levegőrétegek között alakulnak ki.

22. Vymeobrazny felhő


Fotó: max pixel

Ezek a szokatlan erszényes alakú felhők csak zivatar után alakulnak ki. A közhiedelemmel ellentétben nem jelentenek tornádót vagy hurrikánt, bár a hamis felhők nagyon félelmetesnek tűnnek.

21. Gyöngyházfényű felhők


Fotó: publicdomainpictures.net

Nyugaton "gyöngyanyának" is nevezik őket. Ezek a felhők legfeljebb 32 kilométeres magasságban fordulnak elő, és csak a sarkok közelében láthatók. Megkülönböztető tulajdonság gyöngyházfelhők, gondoltad – csodálatos színük.

20. Lencsés felhőkalap


Fotó: James St. John / flickr

Egy sapkafelhő vagy sálfelhő általában nagyon magasan lebeg a légkörben a nagyobb gomolyfelhők tetején.

19. Sugárzó felhők


Fotó: wikimedia commons

A Földről szabad szemmel nehezen láthatók, ezért ezek a felhők az űrből láthatók a legjobban. Ezen a műholdfotón látható, hogy a sugárzó felhők egy óriási levélre vagy kerékre emlékeztetnek, és ettől nagyon kitűnnek a többi felhő közül.

18. Hullámos felhők


Fotó: David E. McIlroy

Ezeket a felhőket általában magas helyek felett áthaladó légáramlatok alkotják. Leggyakrabban pontosan a hegyláncok felett fordulnak elő.

17. Pirokumulatív felhők


Fotó: Jeremy Greene

Néha tüzes felhőknek is nevezik őket. A pirokumulatív felhők tüzek és vulkáni tevékenység során jelennek meg.

16. Undulatus Asperatus titokzatos felhői


Fotó: Agathman

9 évvel a felfedezésük után ezek furcsa felhők végül külön fajként ismerték el. Ez nemrég történt - 2017-ben, és a döntést a Meteorológiai Világszervezet Nemzetközi Felhőatlasza hozta meg. Ez volt az első ilyen rendezvény 1951 óta. Az Undulatus Asperatus felhők különlegessége, hogy hullámmozgások és felfelé irányuló mozgások jellemzik őket. Általában az alsó légkörben képződik egy újfajta felhő, és elég hátborzongatóan néz ki.

15. Cumulus Arcus

A zivatargallérok és a polcfelhők egynek számíthatók Általános nézet gomolyfelhők, de számos más kevésbé híres típus is megérdemli saját név. Például a Cumulus Arcus.

14. "Szőrös" gomolyfelhők Cumulonimbus Capillatus

Az "esernyők" ezen alfaját magas függőleges felhők képviselik, rostos szerkezetű, tollas tetejű felhőkkel.

13. Cirrus Spissatus Cirrus


Fotó: Kr-val

Előtted vannak a legmagasabb pehelyfelhők, és általában vékony kristályos jéglemezekből alakulnak ki.

12. Kondenzációs nyom


Fotó: pixabay

Ez persze nem az természetes képződmény, mert az égen ilyen nyomok maradnak pontosan onnan repülőgép. Ez a faj technikailag cirrus, de a mesterséges vagy mesterséges felhők csoportjába tartozik, és cirrus aviaticusnak hívják.

11. Reggeli dicsőség


Fotó: Mick Petrof

Ezt a ritka jelenséget kiszámíthatatlansága miatt nagyon nehéz megfigyelni. Viszonylag gyakran csak Ausztrália északi részén jelenik meg a hajnali fényesség.

10. Másfajta hullámos felhők


Fotó: wikimedia commons

Ezek a felhők általában párhuzamosan repülnek egymással, de néha összefonódhatnak egymással. Minden a szél áramlataitól függ.

9. Cirrostratus Nebulosus Cirrostratus


Fotó: Eduardo Marquetti

Ezeket a felhőket a levegő felfelé irányuló áramlása hozza létre, és nehezen láthatók, hacsak nem világítják meg őket elegendő fénnyel. napfény megfelelő szögben. A Cirrostratus Nebulosus rendszerint úgynevezett fényudvart alkot – egy világító gyűrűt a nap körül.

8. Cirrus uncinus cirrus felhők


Fotó: Fir0002

A latinból ez a név hozzávetőlegesen "hullámos horgoknak" fordítható. Könnyen felismerhetők az égbolton szétszórtságukról és nagyon vékony körvonalukról.

7. Üllő cumulonimbus (Cumulonimbus Incus)


Fotó: TheAustinMan

E felhők felső része lapos és üllő alakú. Egy ilyen felhő könnyen átalakítható szupercellává (típus viharfelhő), amely zord időjárást jelez előre, beleértve a hurrikánokat és tornádókat is.

6. Felhő "lyukasztott lyuk"


Fotó: H. Raab (Felhasználó: Vesta)

Nyugaton "lyukasztó" felhőknek is nevezik őket. Ilyen szokatlan kerek rések jelennek meg az égen, amikor a felhőkben a vízgőz hőmérséklete nulla alá süllyed, de a víznek még nem volt ideje jég állapotára fagyni. Nagyon gyakran ezt a jelenséget tévesen az UFO-kkal társítják.

5. Beltéri felhők


Fotó: pixabay

Valami irreálisnak hangzik, de valójában teljesen lehetséges felhőt létrehozni bent. Még több technika is létezik a szobafelhők létrehozására egyszerre. ideális körülmények. Leggyakrabban művészi kompozíciókhoz használják őket.

4. Lencse alakú felhők


Fotó: Omnisource5

Ezek a szinte változatlan felhők óriási lencsék vagy kalapok formájában általában akkor jelennek meg, amikor nedves levegő árad el egy hegylánc tetején.

3. Felhő "Atomgomba"

Fotó: pixabay

Az ilyen felhőket leggyakrabban nukleáris fegyverekhez kötik, bár szinte minden nagy robbanás képes ilyesmit kiváltani. Például egy vulkánkitörés vagy egy meteorit zuhanása.

2. Felhőmedúza (Altocumulus Castelanus)


Fotó: NOAA ESRL / wikimedia commons

Saját szokatlan név ezek a felhők eredeti formájukból adódnak, és akkor keletkeznek, amikor a nedves levegő beszorul a szárazabb légáramlatok rétegei közé.

1. Noctilucent felhők


Fotó: Gofororbit

Ez valószínűleg az egyik legtitokzatosabb felhőtípus, és egyben a legmagasabb az egész légkörben. Az ezüstös felhők körülbelül 80 kilométeres magasságban jelennek meg, vagyis szinte a föld légkörének legszélén, ahol már nagyon közel van a nyílt űrhöz. Ez a jelenség a Föld pólusainak tartományában figyelhető meg, de ehhez számos feltételnek egybe kell esnie. Például a Napnak a horizont alatt kell lennie, de még mindig elegendő fénynek kell lennie ahhoz, hogy a megfelelő szögben elérje a felhőket.

A nemzetközi osztályozás szerint 10 fő típusú felhő különböztethető meg.

> FELSŐ FELHŐK(h>6 km)
Tajtékfelhő(Cirrus, Ci) - ezek különálló, rostos szerkezetű és fehéres árnyalatú felhők. Néha nagyon szabályos szerkezetűek, párhuzamos szálak vagy csíkok formájában, néha pedig éppen ellenkezőleg, rostjaik összegabalyodnak, és külön foltokban szétszóródnak az égen. A cirrus felhők átlátszóak, mert apró jégkristályokból állnak. Az ilyen felhők megjelenése gyakran az időjárás változását jelzi. A cirrusfelhőket néha nehéz megkülönböztetni a műholdaktól.

cirrocumulus felhők(Cirrocumulus, Cc) - vékony és áttetsző felhőréteg, mint a cirrus, de egyedi pelyhekből vagy kis golyókból, és néha párhuzamos hullámokból áll. Ezek a felhők általában képletesen szólva "gomoly" eget alkotnak. Gyakran pehelyfelhőkkel együtt jelennek meg. Viharok előtt láthatóak.

Cirrostratus felhők(Cirrostratus, Cs) - vékony, áttetsző fehéres vagy tejszerű borítás, amelyen keresztül jól látható a Nap vagy a Hold korongja. Ez a burkolat lehet homogén, mint egy ködréteg, vagy rostos. A cirrostratus felhőkön jellegzetes optikai jelenség figyelhető meg - halo (fényes körök a Hold vagy a Nap körül, hamis nap stb.). A cirrushoz hasonlóan a cirrostratus felhők is gyakran jelzik a zord időjárás közeledtét.

> KÖZÉPES FELHŐK(h=2-6 km)
Eltérnek az alsó réteg hasonló felhőformáitól nagy magasságú, kisebb sűrűség és nagyobb a jégfázis jelenlétének valószínűsége.
Altocumulus felhők(Altocumulus, Ac) - fehér vagy szürke felhőréteg, amely gerincekből vagy különálló "tömbökből" áll, amelyek között az ég általában áttetsző. A "tollas" égboltot alkotó gerincek és "csomók" viszonylag vékonyak és szabályos sorokba vagy sakktábla mintázatba rendeződnek, ritkábban rendezetlenek. A cirrus égbolt általában elég rossz időjárás jele.

Altostratus felhők(Altostratus, As) - vékony, ritkábban sűrű fátyol szürkés vagy kékes árnyalatú, helyenként heterogén vagy akár rostos fehér vagy szürke foltok formájában az égen. A nap vagy a hold fényes foltok formájában süt át rajta, néha egészen gyengén. Ezek a felhők a gyenge eső biztos jelei.

> ALSÓ FELHŐK(h Sok tudós szerint a nimbostratus felhők logikátlanul vannak az alsó réteghez rendelve, mivel csak az alapjaik vannak ebben a rétegben, és a csúcsok elérik a több kilométeres magasságot (középső felhőszintek). Ezek a magasságok inkább a felhőzetre jellemzőek. vertikális fejlődés, ezért egyes tudósok a középső réteg felhőire utalják őket.

Stratocumulus felhők(Stratocumulus, Sc) - bordákból, tengelyekből vagy azok egyes elemeiből álló felhőréteg, nagy és sűrű, szürke színű. Szinte mindig vannak sötétebb területek.
A "cumulus" szó (a latin "kupac", "kupac" szóból) fösvénységet, felhőkupacot jelöl. Ezek a felhők ritkán hoznak esőt, csak néha nimbosztratuszba fordulnak, amelyből eső vagy hó esik.

rétegfelhők(Stratus, St) - alacsony, szürke felhők meglehetősen homogén rétege, amely mentes a megfelelő szerkezettől, nagyon hasonlít a száz méterrel a földre emelkedett ködhöz. A réteges felhők nagy tereket borítanak be, úgy néznek ki, mint a szakadt foltok. Télen ezek a felhők gyakran egész nap tartanak, a talajra eső csapadék általában nem esik le belőlük, néha szitálás is előfordul. Nyáron gyorsan eloszlanak, utána szép idő áll be.

Nimbostratus felhők(Nimbostratus, Ns, Frnb) sötétszürke felhők, néha fenyegetőek. Gyakran törött esőfelhők alacsony, sötét töredékei jelennek meg a rétegük alatt - az eső vagy havazás tipikus hírnökei.

> FÜGGŐLEGES EVOLÚCIÓS FELHŐ

Gomolyfelhők (Cumulus, Cu)- sűrű, élesen meghatározott, lapos, viszonylag sötét alappal, kupolás fehér, mintha örvénylő, teteje emlékeztet karfiol. Kis fehér szilánkokként kezdődnek, de hamarosan vízszintes alap képződik, és a felhő észrevétlenül emelkedni kezd. Alacsony páratartalom és a légtömegek gyenge függőleges emelkedése mellett a gomolyfelhők tiszta időt jeleznek. Ellenkező esetben napközben felhalmozódnak, és zivatarokat okozhatnak.

Cumulonimbus (Cumulonimbus, Cb)- Erőteljes felhőtömeg erős függőleges fejlődéssel (14 km magasságig), heves záporokkal és zivatarokkal. Gomolyfelhőkből fejlődik, tőlük eltérően tetejére jégkristályokból áll. Ezek a felhők viharos széllel, heves csapadékkal, zivatarokkal és jégesővel kapcsolatosak. Ezeknek a felhőknek az élettartama rövid - akár négy óra. A felhők alja sötét színű, a fehér teteje messze felfelé nyúlik. A meleg évszakban a csúcs elérheti a tropopauzát, a hideg évszakban pedig, amikor a konvekciót elnyomják, laposabbak a felhők. Általában a felhők nem alkotnak folyamatos fedelet. Hidegfront elhaladtával gomolyfelhők duzzadhatnak. A nap nem süt be a gomolyfelhőkön keresztül. A gomolyfelhők akkor alakulnak ki, amikor a légtömeg instabil, amikor a levegő aktív felfelé mozog. Ezek a felhők gyakran hidegfronton is kialakulnak, amikor hideg levegő ér egy meleg felületet.

A felhők minden nemzetsége pedig típusokra oszlik az alak és a belső szerkezet például fibratus (rostos), uncinus (karomszerű), spissatus (sűrű), castellanus (torony alakú), pelyhes (pelyhes), stratiformis (réteges), nebulosus (ködös), lenticularis (lencseszerű), fractus (szakadt), humulus (lapos), mediocris (közepes), congestus (erős), calvus (kopasz), capillatus (szőrös). A felhőtípusoknak ezenkívül változatai vannak, például vertebratus (gerinc alakú), undulatus (hullámos), transzlucidus (áttetsző), opacus (nem áttetsző) stb. További jellemzők felhők, például incus (üllő), mamma (vymeiformes), vigra (hulló csíkok), tuba (törzs) stb. És végül a felhők eredetére utaló evolúciós jellemzők is megfigyelhetők, például Cirrocumulogenitus, Altostratogenitus stb. .

A felhők megfigyelésekor fontos szemmel meghatározni az égbolt borításának mértékét egy tízes skálán. Derült égbolt - 0 pont. Nyilvánvaló, hogy nincs felhő az égen. Ha felhők borítják, már nincs meleg a menny boltozata 3 pont, változóan felhős. Felhős, 4 pontos derült. Ez azt jelenti, hogy a felhők az égbolt felét borítják, de időnként a számuk „tisztára” csökken. Amikor az ég félig zárt, a felhőzet 5 pont. Ha azt mondják, hogy „résnyi ég”, akkor azt jelenti, hogy a felhőzet nem kevesebb, mint 5, de legfeljebb 9 pont. Felhős - az eget teljesen borítják egyetlen kék rés felhői. Felhősödés 10 pont.

Egy újabb betörés szeretett globális hálózatunkba zavarba ejtett. Minél többet olvasok, annál jobban megértem, hogy a legegyszerűbb és legbanálisabb dolgok milyen érdekesek lehetnek.

Vegyük legalább a felhőket. Ki ne álmodott volna arról, hogy gyerekként meglovagolja őket? Elhittük, hogy lehetséges. Végül is határozottan puhák és kellemes tapintásúak.

Később, amikor fizikát tanultunk, mindegyikünk csalódott volt, amikor megismertük a felhők természetét. Kiderült, hogy a felhők nem puhák, bolyhosak és kellemesek. Ezek vízcseppek vagy jégkristályok a légkörben. Gyakran felhőelemeknek is nevezik őket. Kiderül mit, különböző hőmérsékletek A felhők összetétele eltérő lehet. A felhők vízcseppekből állnak, ha a levegő hőmérséklete meghaladja a 10 °C-ot. Ezek közönséges esőfelhők. Ha ennél alacsonyabb, de magasabb? 15 °C, akkor a felhők összetétele cseppeket és apró kristályokat is tartalmaz. Mellesleg ezek a felhők küldenek ránk havas esőt vagy havat esővel. Amikor a felhő hőmérséklete –15 °C alatt van, a felhő teljes egészében kristályokból áll, amelyek hópelyhekké alakulnak.

Egy felhőben azonban a kristályok és cseppek nagyon kicsik. És honnan jönnek a hatalmas hópelyhek és a nagy tavaszi esőcseppek? Minden nagyon egyszerű. Fokozatosan növekszik a felhőben lévő elemek száma. Az elemek összeolvadnak egymással, cseppeket és hópelyheket képezve. A felhőzet megnövekszik, és a kritikus tömeg elérésekor elkezd esni a csapadék.

A csapadék általában nem homogén felhőkből hullik, hanem azokból, amelyek legalább egy rétegű vegyes összetételűek. Ilyenek például a cumulonimbus, a réteg-nimbus, a magas rétegzettség. Bár gyenge csapadék szitálás formájában vagy gyenge finom hó homogén felhőkből is kihullhat, például rétegrétegből.

Leggyakrabban a felhők a légkör alsó rétegében, az úgynevezett troposzférában képződnek és figyelhetők meg. Ritkán felhők figyelhetők meg 20-25 kilométeres magasságban. Az ilyen felhők különleges nevet kaptak - gyöngyházfelhők. Nagyon ritkán 70-80 kilométeres magasságba kúsznak fel a felhők. Saját nevük is van - ezüst.

Annak ellenére, hogy a traposzférában rengeteg mindenféle bizarr felhő létezik, ezek osztályozása meglehetősen egyszerű. Még megjelenésében is.

Pehelyfelhők (Cirrus, Ci).

Kinézetre talán ezek a legkönnyebb és legtörékenyebb felhők. Vékony fehér szálakból vagy foszlányokból állnak. Az ilyen felhők mindig hosszúkás gerincek formájúak. Talán ezek a legmagasabb tengerszint feletti magasságú traposzférikus felhők. Általában a traposzféra felső rétegeiben figyelhetők meg (a szélességtől függően 3-18 km-rel a föld felett). Ezek a felhők arról nevezetesek, hogy függőlegesen meglehetősen nagyok lehetnek (több száz métertől több kilométerig). A látótávolság a felhők belsejében nem túl magas: mindössze 150-500 méter, ennek oka, hogy az ilyen felhők meglehetősen nagy jégkristályokból állnak. Emiatt észrevehető esési arányuk van. A szél miatt azonban nem függőleges csíkokat látunk, hanem pehelyfelhők eltolt és bonyolultan ívelt szálait.

Érdekes módon az ilyen felhők gyakran a meleg légtömeg elé haladnak. Gyakran kísérik az anticiklonokat is. És néha még a gomolyfelhők banális maradványai is.

Nagyon érdekes, hogy az ilyen felhők megjelenése jelezheti a közelgő heves esőzést körülbelül egy napon belül.

A pehelyfelhők is több alfajra oszlanak.

Cirrocumulus (Cirrocumulus, Cc).

Ezek a felhők olyan magasan helyezkednek el, mint az előző nézet. Ilyen felhőkből soha nem fogunk csapadékot látni. Érdekes ugyanakkor, hogy egy ilyen felhő megjelenésekor nyugodtan kijelenthetjük, hogy pár óra múlva zivatar is előfordulhat felhőszakadással. És néha vihar.

Az ilyen felhőket "bárányoknak" nevezik bizarr alakjuk miatt, kis csoportok vagy golyósorok formájában. Nagyon gyakran megfigyelhető szárnyasan rétegzett és szárnyas.

Az alsó szegély magassága valamivel magasabb, mint az előző nézetben. Körülbelül 6-8 kilométerre terül el a Földtől. A függőleges hossza eléri a kilométert. A belső látótávolság azonban sokkal magasabb, mint a pehelyfelhőké - 5,5-10 kilométer.

Pi ilyen felhők nagyon megfigyelhetők érdekes jelenség- iridizálás. Ez abban rejlik, hogy a felhők szélei szivárványszínt kapnak, ami önmagában is nagyon szép.

Cirrostratus felhők (Cirrostratus, Cs).

Ezek a felhők jégkristályokból állnak. Nagyon könnyű felismerni őket: egységes, fehéres fátyol borítja az eget. Általában szinte azonnal megjelennek a cirrus társai után. Bár magasságuk megegyezik az előző fajéval, függőlegesen jóval hosszabbak társaiknál. Hosszuk 2-6 kilométer. A látótávolság a felhőn belül nagyon alacsony: 50-200 méter. Az előző két típushoz hasonlóan az ilyen felhők megjelenése is küszöbön álló időjárási változást ígér. Őket záporok, zivatarok követik. Miért kérdezed? Igen, minden egyszerű. A fenti típusú felhők mindegyike egy meleg légtömeg előtt halad, amelyben sok a nedvesség. És ő viszont az eső forrása.

Annak ellenére, hogy a felhők fátyollal borítják az eget, a Nap és a Hold fénye áthaladhat rajtuk. Ebben az esetben a sugarak gyakran torzulnak, és olyan érdekes jelenség keletkezik, mint a halo. Ez egy világító gyűrű a Nap vagy a Hold körül. De sajnos ez a gyönyörű jelenség nagyon rövid életű, mivel a felhők nagyon gyorsan kezdenek sűrűsödni.

Érdekes tény, hogy a halo kör az emberek között a közelgő eső előjele volt. Az emberek azt hitték, hogy a Hold vagy a Nap mosott. A vízi eljárások után pedig a világítótestek egy jel szerint szódát öntöttek a földre.

Altostratus felhők (Altostratus, As).

Kívülről komor szürkés vagy kékesszürke fátyol, amelyen néha átsiklik a nap, bár formátlan, elmosódott folt formájában.

Ezek a felhők, mondhatni, alacsonyabban élnek, mint a már korábban számításba vett társai, mintegy 3-5 kilométeres tengerszint feletti magasságban. De függőlegesen is meglehetősen hosszúak - 1-4 kilométer. A láthatóság bennük nagyon kicsi - 25-40 méter. Ezeknek a felhőknek az összetétele nem egyenletes. Kristályokat és vízcseppeket egyaránt tartalmaz, azonban túlhűtve.

A fenti fajoktól eltérően ezek a felhők mindig eső vagy hó formájában esnek az év bármely szakában. Érdekes módon az ilyen felhőkből származó eső nem éri el a talajt, hanem elpárolog a repülés során.

Ezeket a felhőket réteges esőtestvérek követik.

Altocumulus (Altocumulus, Ac).

Ezek a felhők a korai záporok hírnökei. Kis golyók vagy plasztinok formájában vannak, amelyeket sorokba rendeznek, vagy külön csoportokba gyűjtenek. Színeik nagyon eltérőek: fehértől kékig. Hosszuk kicsi - csak néhány száz méter. A látótávolság is meglehetősen gyenge: mindössze 50-70 méter. A sztratoszféra középső rétegeiben találhatók, körülbelül 2-6 kilométerrel a föld felett. Az ilyen felhők az eső mellett lehűlést is hoznak magukkal.

Nimbostratus felhők (Nimbostratus, Ns).

Ezek komor sötétszürke felhők, amelyek összefüggő réteget alkotnak. Úgy tűnik, ennek nincs vége. Mindenhol felhős az ég, ahonnan folyamatosan zuhog az eső. Ez így megy elég sokáig.

Sokkal sötétebbek, mint réteges társaik. Az összes fent leírt felhőtől eltérően ezek a sztratoszféra alsóbb rétegeiben helyezkednek el. Szinte a talaj felett lebegnek 100 méteres távolságban, bár vastagságuk akár több kilométeres is lehet.

Ezeknek a felhőknek a mozgását erős ill hideg szél, a hőmérséklet csökken.

Rétegfelhők (Stratus, St).

Ez a fajta felhő nagyon hasonlít a ködhöz. Nagyon alacsonyan helyezkednek el a talaj felett. Az alsó határ nem haladja meg a több száz métert. Néha, amikor a felhők nagyon alacsonyan repülnek, összeolvadhatnak a normál köddel.

Maximális vastagságuk több száz méter. Ezek a felhők nem mindig hoznak esőt. Amint megvastagodnak és megerősödnek, értékes nedvességet bocsátanak ki a talajra. Ebben az esetben az eső nem lesz túl erős, és sokkal rövidebb, mint a nimbostratus felhők esője.

Stratocumulus felhők (Stratocumulus, Sc).

Az ilyen felhők nem mindig hoznak csapadékot. Akkor keletkeznek, amikor hideg levegő váltja fel a meleg levegőt. Ebben az esetben a nedvesség nem szabadul fel, hanem felszívódik. És nincs eső. Többnyire szürke színűek, és nagy hullámok és gerincek formájában jelennek meg, amelyek között kis rések vannak. Átlagos szélességük 200-800 méter.

Gomolyfelhők (Cumulus, Cu).

Néha a jó idő hírnökeinek nevezik őket. Ez az a típusú felhő, amelyet leggyakrabban látunk. Fehérek, fényesek, mindenféle figura formájában ámulatba ejtik és fejlesztik a képzeletünket. Sík alappal rendelkező kupola formájúak, vagy lekerekített körvonalú tornyok. Figyelemre méltó, hogy nagyon szélesek - legfeljebb 5 kilométeresek.

Cumulonimbus felhők (Cumulonimbus, Cu).

Ezek nagyon erős felhők. Néha szélességük eléri a 14 kilométert. Ezek zivatarfelhők, záporok, jégeső és erős szél. Leggyakrabban a "felhők" szót alkalmazzák ezekre a felhőkre. Néha beállnak az úgynevezett squall-sorba. Érdekes módon a felhők összetétele a magasságtól függően változik. Ha az alsó rétegek főleg vízcseppekből állnak, akkor a felső rétegek jégkristályokból állnak. Erőteljes gomolyfelhőkből fejlődnek ki, megjelenésük nem sok jót ígér.

Egyébként nem csak bolygónkon vannak felhők. Kiderült, hogy ahol gáznemű héj van, ott felhők is vannak. De nem vízből állnak, hanem például kénsavból.

Itt van egy videó, amely különböző felhőket mutat be: (elképesztően szép!)

Nos, talán ezúttal csak ennyit akartam írni ezekről a fehér sörényű lovakról.

A felhő, mint természeti jelenség(Egy 10. osztályos tanuló által készített absztrakt)

V. Dahl magyarázó szótárában a felhő rövid és egyben egészen pontos meghatározása szerepel: "A felhő magasságban köd." A ködhöz hasonlóan a felhő is apró és apró vízcseppek szuszpenziója a levegőben. A vízcseppekkel együtt kis jégkristályok is jelen lehetnek a felhőben. A felhő teljes egészében ilyen kristályokból állhat.

A felhők látszólagos vastagságukban, talajszint feletti magasságukban, elterjedési területükben és színükben is különböznek egymástól. Egyszóval nagy a sokszínűségük.

Felhő osztályozás

A nemzetközi osztályozás szerint a felhőket megjelenésük szerint 10 fő formára, magasságuk szerint 4 osztályba sorolják.

1. A felső réteg felhői- 6 km-es és magasabb magasságban találhatók, vékony fehér felhők, jégkristályokból állnak, alacsony a víztartalmuk, ezért nem adnak csapadékot. A vastagság kicsi - 200-600 m. Ezek a következők:

szárnyas fehér szálaknak, horgoknak tűnő felhők. Az időjárás rosszabbodásának, a melegfront közeledtének hírnökei (2d. ábra);

cirrocumulus felhők - kis bárányok, kis fehér pelyhek, hullámok;

cirrostratus kékes egységes fátyolnak tűnik, amely az egész eget borítja, a nap elmosódott korongja látható, és éjszaka egy halo kör jelenik meg a Hold körül.

2. A középső réteg felhői- 2-6 km magasságban található, túlhűtött vízcseppekből áll, amelyek hópelyhekkel és jégkristályokkal keverednek. Ezek tartalmazzák:

középmagas gomolyos felhő, pelyhek, tányérok, hullámok, gerincek formájában, rések választják el egymástól. Függőleges hossza 200-700 m, csapadék nem esik (2. c. ábra);

erősen rétegzett egybefüggő szürke lepel, vékony, magas rétegű, vastagsága 300-600 m, sűrűsége pedig 1-2 km. Télen heves csapadék hullik róluk.

3. Az alsó réteg felhői 50-2000 m között található, sűrű szerkezetű. Ezek tartalmazzák:

nimbosztrátusz, sötétszürke színű, magas víztartalmú, bőséges csapadékot ad. Alattuk alacsony rongyos esőfelhők képződnek a csapadékban. A nimbostratus felhők alsó határának magassága a frontvonal közelségétől függ és 200-1000 m között mozog, függőleges hossza 2-3 km, gyakran összeolvad erősen réteg- és cirrostratus felhőkkel;

gomolyos rétegfelhő nagy gerincekből, hullámokból, hézagokkal elválasztott lemezekből állnak. Az alsó határ 200-600 m, a felhőzet vastagsága 200-800 m, esetenként 1-2 km. Ezek tömegen belüli felhők, a rétegfelhők felső részén a legmagasabb a víztartalom. Ezekből a felhőkből a csapadék általában nem esik ki (2b. ábra);

rétegzett A felhők egyenetlen, elmosódott szélű, folytonos, egyenletes fedőréteg, amely alacsonyan lóg a talaj felett. Magassága 100-150 m és 100 m alatti, felső határa 300-800 m. Leeshetnek a földre és köddé alakulhatnak (2. a ábra);

törött rétegű a felhők alsó határa 100 m és 100 m alatti, ködoszlatás eredményeként alakulnak ki. Csapadék nem esik ki belőlük.

4. A függőleges fejlődés felhői. Alsó határuk az alsó rétegben fekszik, a felső a tropopauzát éri el. Ezek tartalmazzák:

gomolyfelhő felhők - sűrű felhőtömegek, függőlegesen fejlődtek, fehér kupolás tetejű és lapos alappal. Alsó határuk kb. 400 - 600 m és magasabb, felső határuk 2-3 km, csapadékot nem adnak (2. ábra, e);

erőteljesen-gomolyfelhő a felhők fehér kupola alakú csúcsok, függőleges fejlődéssel 4-6 km-ig, nem adnak csapadékot;

zivatar (cumulonimbus) a legveszélyesebb felhők, örvénylő felhők erőteljes tömegei, amelyek függőleges fejlődése akár 9-12 km is lehet. Zivatar, zápor, jégeső társul hozzájuk (2. kép f, g).

A felhőket a szél nagy távolságra hordja, ami állandó nedvességcserét eredményez bolygónk különböző területei között. A nedvességcsere rendkívül leegyszerűsített sémája a következő: a tengerből a víz bejut a tengerfelszín felett kialakuló felhőkbe, majd a szelek ezeket a felhőket a szárazföldre hordják, ahol esőt zúdítanak, végül a folyókon keresztül a víz visszatér. vissza a tengerhez.

Bolygónk felhőtakarója meglehetősen nagy. A felhők átlagosan a teljes égbolt felét borítják. 10 12 kg vizet (jeget) tartalmaznak szuszpenzióban.

Az előfordulás okaitól függően a következő típusú felhőformákat különböztetjük meg:

Gomolyfelhő . Előfordulásuk oka a termikus, dinamikus konvekció és a kényszerített függőleges mozgások. Ide tartoznak: a) gomolyfelhő b) cumulonimbus c) erőteljes gomolyfelhő d) altocumulus e) cirrocumulus

rétegzett a meleg nedves levegő emelkedő csúszása következtében jön létre a hideg levegő ferde felületén, lágy elülső szakaszokon. Ebbe a típusba tartoznak a felhők: a) nimbostratus b) magas rétegű c) cirro-stratus d) cirrus

Hullámos hullámoszcilláció során keletkeznek inverziós rétegeken és kis függőleges hőmérsékleti gradiensű rétegekben. Ide tartoznak: a) stratocumulus b) altocumulus, hullámos c) stratus d) fracocumulus.

Van még egy fontos jellemzője - felhősödés, azaz a felhők száma az égbolt felhőkkel borított feltételes részeinek száma. Korábban ezt a számot pontokban (0-tól 10-ig) fejezték ki, most oktánsban (0-tól 8-ig) szokás kifejezni.

Az 1. ábrán a felsorolt ​​felhőtípusok sematikusan együtt láthatók, ami lehetővé teszi, hogy a felhőtakaró szerkezetét összességében képzeljük el. Mindezek a felhők a légkör alsó rétegében, az úgynevezett troposzférában képződnek. A légkör magasabb rétegeiben szinte nincs felhő; csak körülbelül 30 km-es magasságban találhatók gyöngyházfelhők igen kb 80 km-es magasságban - ezüst felhők. A gyöngyházfelhők nagyon vékonyak, áttetszőek; alkonyatkor, a nap közelében vörösre, aranyra és zöldesre színeződnek. A noktilucens felhők is nagyon vékonyak. Éjszaka, röviddel napnyugta után vagy röviddel napkelte előtt ezüstösen világítanak. Ez a felhők által szétszórt napfény.

A Föld légkörének szerkezete. A Föld légköre bizonyos értelemben egy rétegtortához hasonlítható, több rétegből, pontosabban több egymásba ágyazott gömbből áll. A rétegekre (gömbökre) való felosztást figyelembe veszik a légköri levegő hőmérsékletének magassági változásának természetét. A 3. ábra a légkör négy rétegét emeli ki troposzféra, sztratoszféra, mezoszféra, germoszféra- és egy görbe látható, amely tükrözi a levegő hőmérsékletének változását a magassággal.

Ahogy felemelkedik a föld felszínéről, a levegő hőmérséklete először csökken. Ezt mindenki tudja – elvégre a magas hegyek teteje egész évben hóval és jéggel borított. Aki repült már utasszállítón, többször hallott már olyan üzeneteket a légiutas-kísérőktől, hogy a gépen kívül 60-70 fok alatti a levegő hőmérséklete. Emlékezzünk vissza, hogy a modern repülőgépek 8-10 km magasságban repülnek.

Kiderült, hogy a levegő hőmérsékletének csökkenése a magassággal csak bizonyos magasságokig fordul elő, legfeljebb 17 km-rel a trópusok felett és 10 km-rel a sarki régiók felett. Ezek a számok csak a troposzféra felső határának magasságát határozzák meg (a földrajzi szélességtől függ). A levegő hőmérséklete a troposzféra határán a trópusokon körülbelül -75 °C, a sarkokon pedig körülbelül -60 °C.

A sztratoszféra szomszédos a troposzférával. A sztratoszférában a levegő hőmérséklete az emelkedés során kezdetben állandó marad (25 fokos magasságig - 30 km), majd növekedni kezd - 55 km magasságig, ami megfelel a sztratoszféra felső határának; a hőmérséklet eléri a 0°C közeli értékeket. A következő légköri rétegben, a mezoszférában a hőmérséklet emelkedésével ismét csökkenni kezd; -100°С-ra, sőt -150°С-ra csökken a mezoszféra felső határának szintjén, melynek magassága körülbelül 80 km. A termoszféra még magasabban kezdődik; itt a hőmérséklet emelkedik, ahogy emelkedik.

Tehát a troposzférában a levegő hőmérséklete a magassággal csökken, a sztratoszférában a hőmérséklet először nem változik, majd emelkedik, a mezoszférában ismét csökken, végül a termoszférában újra emelkedni kezd. Vegye figyelembe, hogy a „troposzféra” szó a görög „tropos” szóból származik, ami „fordulatot” jelent; a troposzféra felett megtörténik a hőmérséklet első forgása. Az atmoszféra valóban egy rétegtortára hasonlít: a hőmérséklet csökkenő rétegei váltakoznak azokkal a rétegekkel, ahol a hőmérséklet emelkedik.

Az ilyen „réteges torta” eredetét nem nehéz megmagyarázni. Hiszen a légkört alulról a földfelszín, felülről melegíti napsugárzás; ezért hőmérsékletének növekednie kell, ahogy közeledik mind a földfelszínhez, mind a légkör felső határához. Ennek eredményeként a hőmérsékleti görbének úgy tűnik, hogy a 3. ábrán látható pontozott vonalnak kell kinéznie. A valóságban azonban a hőmérséklet a magassággal nem szaggatott vonal mentén, hanem folytonos vonal mentén változik, és némi növekedést mutat a sztratoszférában. Ezt a hőmérséklet-emelkedést a napsugárzás ultraibolya komponensének abszorpciója okozza az ózonrétegben (O 3 ), amely körülbelül 20-60 km magassági intervallumot foglal el.

A felhők kialakulásához a levegőnek nedvesnek (vagy legalábbis nem túl száraznak) kell lennie, és a levegő hőmérsékletének kellően erős csökkenésének kell bekövetkeznie. A legpárásabb levegő a földfelszín közelében, a troposzférában található. Ezenkívül a troposzférában a levegő hőmérséklete a magassággal csökken. Ezért nem meglepő, hogy a Föld szinte teljes felhőtakarója a troposzférában összpontosul. A troposzféránál jóval magasabban – a mezoszféra felső határa közelében – képződnek a nemesfelhők. Lényeges, hogy ezeken a magasságokon a hőmérsékleti görbe egy másik, ráadásul viszonylag erős minimumon halad át. Vegye figyelembe, hogy a felhők soha nem figyelhetők meg a hőmérsékleti görbe maximumához közeli magasságban (a sztratoszféra és a mezoszféra határán).

Gáz adiabatikus tágulása

A felhő kialakulásához vezető egyik fő folyamat a folyamat a levegő adiabatikus tágulása a felszín fölé emelkedve föld.

Tegyük fel, hogy bizonyos gáztömeg (különösen a levegő) kitágul. A gáz működik DE a külső nyomás erőivel szemben. Legyen Q az a hő, amelyet a gáz kívülről kap az expanziós folyamat során. Gázzal végzett munka DEés az általa kapott Q hő határozza meg a gáz belső energiájának változását ∆ U:

∆U = K - A. (1)

Ez a termodinamika első főtétele; ez nem más, mint a vizsgált gáztömeg energiamegmaradásának törvénye.

A gáz belső energiájának változása a hőmérséklet változásával jár. Hadd T 1 és T 2 - a gáz kezdeti és végső hőmérséklete, ill. Feltételezzük, hogy a gáz kétatomos molekulákból áll, és moláris tömege: M(levegőhöz vehetsz M=0,029 kg/mol). Egy ilyen gázra

ahol m - gáz tömege, kg; R - univerzális gázállandó, R=8,3 J/(mol K); M – moláris tömeg, kg/mol.

Ha egy K > A, akkor ∆ U > 0. Ebben az esetben T 2 > T 1 így a gáz tágulásakor felmelegszik. Ha egy K = A, akkor ∆ U = 0. Ebben az esetben T 2 = T 1 - a táguló gáz hőmérséklete változatlan marad (izotermikus tágulás).

Érdeklődünk, hogy mikor tudjuk vállalni K = 0, azaz amikor a gáz és környezete közötti hőcsere elhanyagolható. Ebben az esetben az (1) reláció a formát ölti

∆U= - A.(3)

Ez most is látható ∆ U < 0 и, следовательно, T 2 < T 1 A gáz lehűl, ahogy tágul.

A kérdéses folyamatot ún adiabatikus tágulás gáz. Egy ilyen tágulásnál a gáz nem kap kívülről hőt, ezért csak saját belső energiájának köszönhetően működik (ennek hatására lehűl). A (2)-t (3) behelyettesítve egy adiabatikusan táguló kétatomos gáz hőmérsékletének csökkenésére és a gáz által végzett munkára vonatkozó képletet kapunk:

Levezetés nélkül megadjuk az adiabatikusan táguló kétatomos gáz működésének képletét:

Itt p 1 és T 1 a gáz kezdeti nyomása és kezdeti hőmérséklete, és p 2 a végső nyomása.

Az utolsó két képlet segítségével azt találjuk, hogy az adiabatikus tágulás során a levegő 1 km-rel emelkedve 6 fokkal lehűl. Adiabatikus levegő hőmérsékleti gradiens

γ a \u003d 0,6 kb. C / 100 m.

Oképződésfelhők.

A felhőképződés folyamata azzal kezdődik, hogy a kellően nedves levegő bizonyos tömege felemelkedik. Ahogy emelkedik lesz levegő tágulása. Ez a tágulás adiabatikusnak tekinthető, hiszen a levegő viszonylag gyorsan felemelkedik, és kellően nagy térfogat mellett (és valóban nagy mennyiségű levegő vesz részt a felhőképződésben) a hőcsere a szóban forgó levegő, ill. környezet az emelkedés során egyszerűen nincs ideje előfordulni.

Mint már tudjuk, amikor egy gáz adiabatikusan tágul, a hőmérséklete csökken. Eszközök, a felszálló nedves levegő lehűl. Amikor a hűtőlevegő hőmérséklete a harmatpontra csökken, lehetővé válik a levegőben lévő gőz kondenzációs folyamata. Ha elegendő számú kondenzációs mag (porszemcsék, ionok) van a légkörben, akkor ez a folyamat valóban beindul. Ha kevés kondenzációs atommag van a légkörben, a kondenzáció nem a harmatponttal megegyező hőmérsékleten kezdődik, hanem alacsonyabb hőmérsékleten.

Tehát elér egy bizonyos magasságot H, a felszálló nedves levegő (adiabatikus tágulás eredményeként) annyira lehűl, hogy a vízgőz lecsapódik. Magasság H van egy alja a határ a kialakuló felhő (4a. ábra). Az alulról tovább áramló levegő áthalad ezen a határon, és a gőzkondenzáció folyamata már a megadott határ felett megy végbe - a felhő magasságban kezd fejlődni (4b. ábra). A felhő függőleges fejlődése leáll, amikor a levegő emelkedése megáll; ez fog kialakulni felső határ felhők (4c. ábra).

Most gondold meg, mitől emelkedik a levegő.

Először, a légtömegek emelkedése konvekció miatt következhet be - amikor egy forró napon a napsugarak erősen felmelegítik a földfelszínt, és ez hőt ad át a levegő felszíni rétegeinek (5. ábra, a). Ebben az esetben konvekciós eredetű felhőkről beszélünk. A gomolyfelhőknek leggyakrabban éppen ilyen eredete van.

Másodszor, vízszintes irányban, a föld felszíne mentén fújva a szél hegyekkel vagy más természetes magasságokkal találkozhat útjában. Körülöttük áramolva a szél felfelé mozgatja a légtömegeket (5. ábra, b). Ezek is tömegen belüli felhők. Ilyen eredetnek lehetnek réteg- és nimbostratuszfelhői.

Harmadszor A meleg és hideg frontokon felhők képződnek. Ha vízszintes irányban mozgó meleg levegőtömegek zsúfolják a hideg levegőt, egy ún melegfront. Ha hideg levegő jön, akkor beszélnek róla hideg elülső. A melegfront sematikusan a 6a ábrán látható, ahol a piros nyilak a meleg levegő mozgását, a fekete nyilak pedig a hideg levegő mozgását mutatják. A meleg és hideg légtömeg határa közelében felszálló légáramlatok (meleg és hideg egyaránt) keletkeznek. Ennek eredményeként az összes szint horizontális fejlődésének felhői képződhetnek - nimbostratus, altocumulus, cirrus. A 6b. ábra mutatja hidegfront. Itt csak meleg levegő felszálló áramai képződnek. Ebben az esetben minden szint felhője képződik, mint a melegfront esetében. Tehát a melegfronton a beáramló meleg levegő mintegy "felhalmozódik" a lekúszó hideg levegőre, és azon haladva emelkedik felfelé. A hidegfronton a haladó hideg levegő behatol a meleg levegő alá, és mintegy felemeli azt.

Negyedik, a légtömegek függőleges mozgása ciklonális aktivitással hozható összefüggésbe, ami viszont a meleg és hideg frontok kölcsönhatásával jár.

Ciklonok és anticiklonok Erőteljes légköri örvények, amelyek átmérője akár több ezer kilométer is lehet, magasságuk 10...20 km.

Ciklonok. A földfelszín közelében a szél a perifériáról a ciklon közepére irányul, mivel a ciklon közepén a légnyomás kisebb, mint a perifériáján. Az északi féltekén a szél a ciklon közepe felé "kanyarodik". óramutató járásával ellentétes irányban,és Délen óramutató járásával megegyező nyíl. A 7a. ábrán a ciklon földfelszín közelében lévő izobárjai pirossal láthatók; a kék nyilak a szelek irányát mutatják (az északi féltekére). A ciklon közepe felé áramló légtömegek ezután függőlegesen felfelé rohannak (76. ábra). Ez erőteljes réteg- és nimbostratus felhők kialakulásához vezet, csapadék esik. A troposzféra felső részén vízszintes szelek támadnak, amelyek a ciklon középpontjából spirálban irányulnak; perifériájára viszik a ciklon által befogott légtömegeket. A már kialakult ciklon megszületése vagy érkezése mindig az időjárás jelentős romlásához vezet, amelyet hosszan tartó esőzések kísérnek.

A ciklon középső régiójának közeledését süllyedéssel érezzük légköri nyomás. Azt mondjuk: "A nyomás leesett - eső lesz, felhős lesz."

Anticiklonok. Az anticiklonokat a folyamatok fordított képe jellemzi. Az anticiklon közepén nagyobb a nyomás, mint a perifériáján. A troposzféra felső részén a szelek az anticiklon közepe felé "csavarnak", a földfelszín közelében pedig a középponttól távol; közepén erőteljes leszálló légáramlatok vannak. A leszálló levegő felmelegszik, csökken a relatív páratartalom, megszűnik a felhőzet – derült idő áll be. Nem csoda, ha joggal társítjuk a légköri nyomás növekedését az időjárás javulásához.

A gomolyfelhő fizikai természete.

Foglalkozzunk még egy kicsit a konvekciós eredetű közönséges gomolyfelhő kialakulásához vezető folyamatok fizikájával. Egy ilyen felhő jelentős függőleges méretekkel rendelkezik, ami azt jelzi, hogy a konvekciós áramok nagy magasságba emelkedhetnek - jóval a felhő alsó határa fölé. Magyarázatként lapozzuk át a 8. ábrát. Ez a levegő hőmérsékletének három magasságtól való függését mutatja (minőségileg). Az 1. függőség arra a levegőre vonatkozik, amely nem vesz részt a felhő kialakulásában. Ez a levegő oldalról veszi körül a felhőt; feltételezzük, hogy nincsenek benne függőleges áramlások. A hőmérséklet csökkenése a magassággal ebben az esetben a hőmérsékleti görbe természetes lefutását tükrözi a troposzférán belül. A 2. kapcsolat a felszálló (és ezáltal adiabatikusan táguló) száraz levegőre vonatkozik. Az adiabatikus tágulás során a levegő lehűl, így a hőmérsékleti görbe 2 meredekebben esik le, mint a görbe 1. Azt azonban szem előtt kell tartani, hogy a valóságban nem száraz, hanem nedves levegő emelkedik fel; a levegő lehűtése következtében a benne lévő gőz lecsapódik (egy bizonyos magasságból kiindulva H, a felhő alsó határának rögzítése). Amikor a gőz lecsapódik felszabadul a párolgás látens hője. A felszabaduló hő mennyisége meglehetősen észrevehető. Ez oda vezet, hogy a felszálló nedves levegő hőmérséklete lassabban csökken a magassággal, mint akár a csendes levegő hőmérséklete (3. hőmérsékleti görbe). Ez a körülmény nagyon fontos. Valójában a gőz lecsapódását figyelembe véve a felszálló levegő hőmérséklete csökken, ugyanakkor magasabb marad, mint a környező csendes levegő hőmérséklete. Az, hogy a hűtőlevegő megmarad melegebb a környezeténél, lehetővé teszi, hogy továbbra is egyre magasabbra és magasabbra kapaszkodjon. Ennek eredményeként a felhő jelentős mértékben fejlődik függőleges irányban.

Természetesen az ilyen fejlesztés nem lehet korlátlan. A vízgőz lecsapódásával a levegő egyre kevésbé lesz párás; egyre szárazabb. Ezért a 3 hőmérséklet-függés már nem valósul meg; átmenet van a 2. függőségre, ami a száraz levegőnek felel meg (ezt az átmenetet a 8. ábrán feltételesen egy szaggatott nyíl mutatja). Egy ilyen átmenet eredményeként a felszálló levegő hőmérséklete bizonyos magasságban megegyezik a környező levegő hőmérsékletével, sőt valamivel alacsonyabb lesz annál. Ennek eredményeként a felhő vertikális fejlődése leáll; hideg légtömegek, amelyek nedvességüket átadták a felhőnek, elkezdenek szétterülni az oldalakon, és lehullanak a gomolyfelhő körül, kialakítva az ilyen felhőkre jellemző bárányokat.

A felhők makrofizikája és mikrofizikája

Megkülönböztetni a felhők makro- és mikrofizikáját. Makrofizika a légtömegek mozgását tanulmányozza, ami a felhő egészének kialakulásához, növekedéséhez és párolgásához vezet. mikrofizika figyelembe veszi a felhő mikroszerkezetét, feltárja a vízcseppek képződésének, egyesülésének és párolgási folyamatait. A mikrofizika különösen bizonyos üledékek képződésének feltételeit vizsgálja.

A felhők állhatnak vízcseppekből (víz- vagy cseppfelhők), jégkristályokból (jég- vagy kristályfelhők), valamint cseppekből és kristályokból (vegyes felhők). A vízfelhők nemcsak pozitív hőmérsékleten léteznek, hanem nulla alatti hőmérsékleten is (kb. -20 °C-ig), ezek túlhűtött vízfelhők. Például -10°C-on a felhők 50%-a víz, 30%-a kevert és csak 20%-a jeges.

A felhőben lévő vízcseppek átmérője különböző - a mikrométer töredékétől néhány milliméterig. A felhő jégkristályai leggyakrabban körülbelül 0,1 mm hosszú hatszögletű prizmák-oszlopok és 0,1 ... 0,5 mm méretű hatszögletű lemezek.

Bármilyen kicsi is egy jégcsepp, mégis lényegesen nehezebb a levegőnél. Ezért felmerül a kérdés: hogyan esik a víz (és ugyanakkor a felhő egésze) levegőben tartva? Ugyanakkor egy másik kérdés is felmerül: milyen körülmények között esik le a víz tartása megszűnik a levegőben és esőként hull a földre?

Kezdjük a legkisebb cseppekkel, amelyek sugara egy mikrométer töredéke. Az ilyen cseppek leesését megakadályozzák a kaotikus hőmozgásban lévő levegőmolekulák kaotikus ütései. Ezek a hatások arra kényszerítik a cseppet, hogy különböző irányokba pattanjon; ennek eredményeként egy furcsán megszakadt pályán mozog (Browni mozgás).

Minél masszívabb a csepp, annál nehezebb a levegőmolekuláknak azt visszautasítania, és ennek következtében a Brown-mozgás szerepe annál kisebb, de annál nagyobb a föld gravitációjának hatása. Amikor a csepp sugara egy mikrométernél nagyobb lesz, mozgása megszűnik Brown-féle; a csepp a gravitáció hatására esni kezd. És ekkor egy új tényező "belép", ami megakadályozza a csepp leesését - a légellenállás környezet.

Legyen a tér egy pontján egy sugarú vízcsepp R (legyen pl. R=10 µm). Ebben az időpontban csak a P gravitációs erő hat a cseppre

ahol ρ 0 a víz sűrűsége, g - szabadesési gyorsulás (– az esés térfogata). A gravitáció hatására a csepp zuhanni kezd, sebessége növekedni kezd. Ugyanakkor a cseppre ható légellenállási erő fellép és növekedni kezd F. A gravitációs erővel ellentétes irányban irányul, és arányos az ejtés sebességével u:

F = 6π η Ru, (7)

ahol η - a levegő viszkozitási együtthatója. ( Viszkozitás, vagy más módon, belső súrlódás - a gázok és folyadékok azon tulajdonsága, hogy ellenállnak az egyik részük elmozdulásának a másikhoz képest; emiatt például a csőben a gáz vagy folyadék áramlási sebessége a cső tengelyétől a falai felé haladva csökken.) Az ellenállási erő növekedésével F a különbség csökken R- F, ezért a leeső csepp sebessége egyre lassabban növekszik. Ha a légellenállás ereje abszolút értékben egyenlő a gravitációs erővel, az ejtés sebességének további növekedése meg fogunk állniés akkor a csepp egyenletesen esik (elvégre most a cseppre ható eredő erő nulla: R -F = 0) . A csepp egyenletes mozgásának sebessége u állapotból határozták meg R -F= 0 s a (6) és (7) bekezdés figyelembevételével:

Az egyenletesen zuhanó cseppet felfelé ívelő légáramlás megállíthatja, sőt fel is dobhatja, ha a függőleges áramlási sebesség nagyobb, mint a lehulló csepp sebessége.

Egyáltalán nem könnyű válaszolni arra a kérdésre, hogy miért nem esik le a felhő a földre. Itt sok mindent meg kell fontolni: hőmozgás molekulák levegő, légellenállás, csepppárolgás. Számos egyéb tényezőt is figyelembe kell venni. Tehát szem előtt kell tartani, hogy a cseppsugár növekedésével a légellenállási erő egyre fontosabb szerepet kezd játszani, mivel a viszonylag nagy (100 μm-nél nagyobb sugarú) cseppek turbulens mozgásokat okoznak a levegőt esésük során. Figyelembe kell venni azt is, hogy az esés során a csepp sugara nem marad változatlan: a párolgás mellett további páralecsapódás lép fel a csepp felületén, megnövelve a sugarát. Lehetőség van arra is, hogy ezt a cseppet összevonjuk más cseppekkel, vagy éppen ellenkezőleg, több kisebb cseppre bontsuk. Egyszóval a felhőmikrofizika meglehetősen bonyolultnak bizonyul.