Proč jsou mraky bílé a šedé? Olověný mrak: důvody jeho vzniku a proč je nebezpečný
Mnozí z nás si i ve vzdáleném dětství alespoň jednou položili podobnou otázku: proč je nebe nad námi modré? Světlo, které k nám dopadá přímo ze Slunce, je totiž v podstatě bílé, nikoli modré. S přibývajícím věkem však lidé o tuto problematiku pravděpodobně neztratili zájem. Mnohým by nevadilo uklidnit svou zvědavost a ještě zjišťovat, proč je nebeská klenba právě modrá.
Proč je nebe modré: fyzika
Fyzika vám pomůže proniknout do všech spletitostí této problematiky podrobněji, kde vědci již dávno přišli na důvody a vše důkladně prostudovali. Můžeme jen ochutnat plody jejich usilovné práce.
Začněme tedy tím, co naši planetu odlišuje od ostatních – přítomností vzduchu, který mohou živé organismy dýchat. Ačkoli jeho složení zahrnuje dusík, kyslík, oxid uhličitý, vodní páru a různé prachové částice, které jsou neustále v pohybu, přesto zůstává absolutně průhledný. Ale sluneční světlo má obrovské množství barev, jsou nám známé jako barvy duhy. Každá ze sedmi barev má svou vlnu, paprsek a všechny jsou různě dlouhé.
Aby se sluneční světlo dostalo na Zemi, musí prorazit obrovskou vrstvu vzduchu. Právě při průchodu světla vzduchem se paprsky začnou rozptylovat a u modré barvy k tomuto procesu dochází intenzivněji. To se vysvětluje velmi jednoduše – vlnová délka modrého světla je nejkratší. Tak se z fyzikálního hlediska vysvětluje modř oblohy.
Na naši otázku odpověděla fyzika "proč je nebe modré", ale co mraky, protože mají bílý nádech, i když jsou ve vzduchu. Bylo by logické předpokládat, že paprsky slunečního světla by byly rozptylovány skrz mraky stejně jako při průchodu vzduchem. K této problematice je ale potřeba přistupovat z trochu jiného úhlu.
Mraky jsou především drobné částečky vody, které se odpařily z povrchu Země a seskupily se do plynné hmoty. Ale bez ohledu na to, jak malé jsou tyto částice, budou stále mnohem větší než molekula vzduchu. Odpověď na tuto otázku spočívá ve velikosti molekul.
Jak víme, sluneční paprsky pronikající do zemské atmosféry narazí na své cestě na překážku – vzduch, který lze překonat pouze rozptylem. Tato metoda však nefunguje s mraky kvůli stejné velikosti molekul. Světlo při setkání s mikrokapičkou vody se neláme, ale naopak odráží od jejího povrchu.
To umožňuje, aby sluneční paprsek zůstal ve své původní barevné paletě, tedy bílé, a zároveň obarvil molekuly mraku na bílo.
Víte, jak se objevují mraky, proč se některé stávají mraky, zatímco jiné zůstávají svěžími sněhobílými jehňaty? Náš úžasný nový produkt „Clouds“ vám o tom poví. Pozorujeme a studujeme“ – je pro opravdové milovníky mraků a proč všech věkových kategorií.
Proč jsou mraky bílé a mraky černé, jak se rodí mraky a přeludy a je pravda, že existuje Společnost milovníků mraků? Pojďme si promluvit.
To je motto The Cloud Appreciation Society, mezinárodní organizace založené v roce 2004 v Anglii Gavinem Praetorem-Pinneym. Sdružuje 30 000 milovníků cloudu z 94 zemí. Jsou to lidé, kteří sní o tom, že ostatním odhalí krásu zatažené oblohy. Přidejte se k nám!
Stačí si lehnout na trávu a pozorovat mraky. Nebo se jen podívejte nahoru. Kdykoli budete chtít.
Jak se rodí cloud?
Když se horký vzduch mísí se studeným, ochlazuje se a může dosáhnout svého rosného bodu. Dochází ke kondenzaci. Vodní pára, usazená na částici ve vzduchu, se mění v kapky nebo ledové krystaly, které, když se shromáždí, vytvoří mrak.
Nejčastěji se to stane, když horký vzduch stoupá ze země a setkává se se studeným vzduchem nahoře - v atmosféře. Jev podobný mrakům lze pozorovat i na povrchu Země. Země nebo voda, ohřátá během dne, se ochlazuje pomaleji než vzduch. Když se studený noční vzduch dostane do kontaktu s teplým vzduchem blízko povrchu země nebo vody, tvoří se mlha.
Ilustrace z knihy
Ano, ano, mlha se také skládá z prvků oblačnosti. Je to v podstatě velký mrak ležící na zemi.
Proč jsou mraky bílé a mraky černé?
Pokud jsou mraky tvořeny kapičkami, proč jsou bílé? Protože prvky mraků odrážejí světlo: krystaly a kapky se lesknou v paprscích slunce. A čím menší prvky a čím větší počet, tím bělejší je oblak.
Šedé, namodralé a černé bouřkové mraky se skládají ze stejných kapek. Jde jen o to, že v těžkých mracích na sebe mohou vrhat stíny (a dokonce i na sebe), a proto vypadají tmavší. Existují i hustší mraky – skládají se z velkých krystalů a kapek, takže sluneční paprsky jimi nemohou proniknout. Při pohledu ze země vypadají temně a zlověstně.
Ilustrace z knihy
Když je ale přeletíte třeba v letadle, budou úplně bílé.
Jak se tvoří fata morgána
Mrak se tvoří, když stoupá teplý vzduch. Tento horký stoupající proud vzduchu se nazývá termika. Vznášejí se na něm ptáci a kluzáky.
Stoupání je vidět, když se v horkém dni podíváte na zpevněnou cestu. Zdá se, že se vzduch nad asfaltem chvěje a cesta jako by byla pokryta loužemi. Tento jev se nazývá fata morgána.
Přelud lze vidět, když se setká horký a studený vzduch s různou hustotou. Na hranici médií s různou hustotou se paprsek světla láme a my vidíme přelud.
Mraky nejsou jen chomáče bavlny, které blokují slunce. Nejsou o nic méně krásné než hvězdy. Po přečtení této knihy se přesvědčíte sami.
Pokud při pohledu z okna vidíte, jak je obloha pokryta olověnými mraky, a nemůžete pochopit důvod toho, co se stalo, pak je to v pořádku. Možná budete jen potřebovat zaplnit mezery ve znalostech nebo si osvěžit paměť, abyste si lépe uvědomovali, odkud se mraky berou. A i tak pochopíte, zda se jich máte bát.
Co jsou mraky
Bez ohledu na to, jak mraky vypadají na obloze, ať už jsou téměř průhledné, jako závoj nebo neprostupné, jako olověný mrak, všechny jsou vyrobeny z vody. Faktem je, že při zahřátí vzduchu se vlhkost nacházející se na povrchu země dostává do plynného skupenství a stoupá nahoru, kde vlivem nižší teploty vzduchu kondenzuje. Pro vznik mraků je však nutný jeden detail – prach. Již na začátku procesu jejich vzniku se molekuly vody lepí na její nejmenší částice, poté se tvoří kapky a ledové krystalky, které se později stanou deštěm. Když jsou podmínky příznivé pro růst, mraky nabývají na objemu, jsou těžší, klesají níž a níž a nakonec jejich obsah vypadává jako srážky.
Výška oblačnosti se může lišit od 100 m od Země do 30 km v závislosti na povětrnostních podmínkách, klimatu a fázi jejich vývoje. Ale vznikají přesně ve výšce až 14 km, mezi horními vrstvami troposféry a povrchem Země. Výška, ve které se mraky nejprve vytvoří a následně usadí, závisí na jejich typu. Abychom konečně pochopili, ke kterým z nich takzvané olověné mraky patří, přejděme k jejich popisu.
Klasifikace mraků
Při pohledu na oblohu můžete vidět tři typy mraků:
- Cirrus. Zpravidla jsou bílé, vypadají jako obrovské stuhy, zakřivené nebo rovné, rozprostřené po obloze. Nacházejí se v nadmořské výšce 6-10 km, jejich mocnost se pohybuje od 100 m do 2 km a jejich struktura je obvykle krystalická.
- Vrstvený. Název mluví sám za sebe; mraky tohoto typu se zdají být na sobě navrstveny v úhledné vrstvě a často jsou různých odstínů, což je činí ještě krásnějšími. Nacházejí se v nadmořské výšce 0,1-0,7 km, mají tloušťku 0,2-0,8 km a mají převážně kapkovou strukturu.
- Kupa. Připomínají velké sněhově bílé závěje vznášející se vysoko na obloze. Obvykle v nadmořské výšce 800-1500 m, šířka od 100 m do 2 km.
Často můžete pozorovat jejich kombinace, jako je cirrostratus, stratocumulus atd. Pokud váš pohled padl na olověný mrak, pak už před sebou pravděpodobně máte oblak nimbostratus nebo cumulonimbus. Brzy může začít pršet.
Důvod vzniku olověného oblaku
Každý ví, že existuje přímá souvislost mezi barvou mraků a jejich schopností srážet déšť. Pokud se na obzoru objeví tmavý mrak, pak pravděpodobně v blízké budoucnosti padnou srážky, případně doprovázené bouřkou. Ale někdy může pohled na olověné mraky na obloze upřímně ohromit, že i dospělý bude mít otázku o důvodu jejich vzhledu. Ve skutečnosti se neliší od běžných oblaků. Pro jejich růst prostě nastaly ty správné podmínky, načež kvůli velkému objemu vlhkosti a hustoty úplně přestaly propouštět sluneční světlo a působily tak odstrašujícím dojmem. Vliv má někdy i znečištěné ovzduší, díky kterému se do mraků dostává velké množství sazí a prachu, které černají. A konečně k nezbytným podmínkám pro vytvoření olověného oblaku:
- Nestabilita hmoty vzduchu stoupající nahoru;
- Přítomnost teplého a studeného vzduchu (častější na konci léta, na jaře a na začátku podzimu).
A vše, co by se mělo udělat, když se objeví, je jen chránit se před zásahem blesku.
Je velkým potěšením sledovat kupovité mraky procházející v létě a snažit se vysvětlit, proč jsou někdy světlé a někdy tmavé. Když je mrak osvětlen Sluncem, je oslnivě bílý, ale když mrak přejde nad námi, jeho základna zešedne nebo úplně ztmavne. Kapky vody v oblaku jsou tak blízko u sebe, že se jeví jako téměř zcela neprůhledné bílé těleso – bílé, protože světlo oblakem proniká obtížně, ale je velmi dobře odráženo četnými kapkami. Pokud je Slunce zakryto kupovitými mraky, zdají se být tmavé, ale okraje mraků jsou vždy světlé: "každý mrak má stříbrný okraj."
Rozložení světla a stínu nám tedy dává zajímavé informace o různých částech oblaku – horní, dolní, přední, zadní a o skutečném tvaru tohoto obrovského útvaru. Není vždy snadné získat správnou představu o jeho proporcích, stejně jako o poloze mraku ve vztahu ke Slunci. Pokud se například mraky nacházejí přede mnou a Slunce je nad nimi v určité vzdálenosti, budu zmaten, když uvidím pouze stíny (obr. 169, a). Neumím si představit tu velkolepost
Rýže. 169. Světlo a stíny na kupovitých oblacích: a) jak vidíme krajiny
pozorovatel, při pohledu od severu k jihu; b) mylné osobní dojmy pozorovatele a obrazu, který očekává, že uvidí; c) jak se věci mají ve skutečnosti. V případech b) ac) se pozorovatel dívá z východu na západ. Slunce je na jihu.
vzdálenost ke Slunci, nevědomky ji považuji za velmi blízkou a proto se mi zdá, že část AB by měla být osvětlena (obr. 169, 6). Sluneční paprsky osvětlující mrak totiž probíhají rovnoběžně s linií spojující Slunce s mým okem (obr. 169, c).
Bez ohledu na to, jak vrtošivá může být hra světla a stínu, bez ohledu na to, jak komplikovaná může být záležitost stíny vrhanými jedním mrakem na druhý, zdá se nemožné vysvětlit pouze tímto všechny rozdíly v barvách kupovitých mraků.
I. Levitan
Když se obloha po bouřce vyjasní a zbude na ní jen několik kupovitých mraků, jasně osvětlených Sluncem a umístěných tak, že stín jednoho z nich nemůže dopadat na druhý, tyto mraky jsou stále temnější a tmavší a nakonec před úplně zmizí, změní se na modročernou. Obecný dojem je, že tenké části kupovitých mraků viděné proti modré obloze nejsou „modré+bílé“ (jak by se dalo očekávat), ale „modré+černé“.
Na druhou stranu, kupovitý oblak se jeví šedý, když je viděn na pozadí jiného velkého oblaku, který je zcela bílý, takže o zvýšení jasu jednoduše kvůli zvětšení celkové tloušťky vrstev nemůže být řeč. Fyzika těchto jevů, ačkoli je pozorována denně, stále není dobře pochopena. Samozřejmě bychom měli být velmi opatrní na myšlenku, že mraky skutečně absorbují světlo; je třeba se nejprve pokusit vysvětlit tento jev tím, že předpokládáme, že mraky jsou pevné bílé útvary, pak si musíme uvědomit, že ve skutečnosti nejsou nic jiného než mlha rozptylující světlo, a nakonec zvážit, že mraky mohou obsahovat tmavé prachové částice.
Zajímavé je srovnání mraků s bílou párou (nikoli kouřem!) parní lokomotivy V některých případech se pára jeví bělejší při pohledu z většího úhlu k dopadajícímu světlu a méně jasná při pozorování ze směru od Slunce. , kdy oko vnímá paprsky odražené téměř ve směru dopadu. V jiných případech, bez ohledu na směr pohledu, je pára mnohem jasnější než nejjasnější části kupy; To může být způsobeno větší vzdáleností od mraků a útlumem světla v důsledku rozptylu ve vzduchu.
Georgy Nissky. Podzim. Semafory
Tmavé kupovité mraky se na velké vzdálenosti často objevují namodralé. Nejedná se o barvu samotných mraků, ale o světlo rozptýlené v atmosféře mezi mrakem a naším okem. Čím dále je takový tmavý mrak vzdálen, tím více se jeho barva blíží barvě oblohy. Na druhé straně jasné mraky blízko obzoru zežloutnou.
Měli bychom zvážit i další mraky a pokusit se například vysvětlit, proč jsou dešťové mraky tak šedé, proč mají bouřkové mraky zvláštní barvu olova viditelnou vedle vybledlé oranžové, není to prach? Naše informace o tom všem jsou však natolik neúplné, že se omezíme na výzvu čtenáře k samostatnému pozorování.
Rozložení jasu po nebeské klenbě, když je zcela a rovnoměrně pokryto mraky, je velmi charakteristické a zdá se, že doplňuje rozložení na jasné obloze. Porovnejte například pomocí zrcadla zenit a horizont: při jasné obloze je zenit vždy tmavší; Poměr jasu se pohybuje od 3 do 5 (fotografie X1X a XX).
V části k otázce Proč jsou mraky bílé a bouřkové mraky černé? daný autorem Natalya Natalya nejlepší odpovědí je, že v obyčejných oblacích je obvykle málo kapiček vody, spíše nejsou kapičky, ale velmi malé částice. Sluneční světlo se odráží z vnějšku takových částic. Při takovém odrazu nedochází k lomu, odražené světlo zůstává bílé. V bouřkových mracích (i ve velkých hustých mracích) je mnohem více vody, což znamená, že je absorbováno více světla, ale také se zvyšuje pravděpodobnost, že se světlo odráží nahoru od země - takže mraky pod nimi vypadají tmavě... V oblacích (oblacích) není nic kromě vody (ve formě páry nebo ledových krystalků), ve skutečnosti je to podstata oblaku/oblaku. Mraky se také mohou jevit černější kvůli relativně nízké výšce „letu“ a slunce může svítit více do strany než do středu výše.
Odpověď od Pmuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuts[nováček]
protože jím neprocházejí sluneční paprsky
Odpověď od Leonid[guru]
Vše je o velikosti SAMOTNÉHO OBLAKU a v neposlední řadě o velikosti kapiček vody. Stačí, když se podíváte pozorně, i obyčejné mraky přicházejí v různých odstínech - s přechodem z bílé do šedé. To znamená, že je jasné, že 1) bílá se liší od šedé jednoduše množstvím světla, které dosáhne spodní hranice mraku, a 2) klíčovým faktorem je zde množství slunečního světla, které musí oblakem projít. Čím je mrak tlustší (bouřkové mraky jsou tlusté několik kilometrů!), tím více světla je rozptýleno/pohlceno. To znamená, že čím méně toho dosáhne na spodní hranici oblaku. To znamená, že čím tmavší vypadá zespoda. Pokud se podíváte na bouřkový mrak shora (z letadla je to snadné), pak jsou všechny mraky bílé, protože k odrazu dochází stejným způsobem a absorpce, když se podíváte ze STRANY SVĚTLA, to neovlivňuje.
Odpověď od Lexus Swift[guru]
Vzhledem k tomu, že bílá oblaka se skládají převážně z velkých kapek vody, sluneční světlo, které jimi prochází, není rozděleno na své složky a zůstává bílé.
Odpověď od Čtvrtá dimenze[guru]
Velikost kapiček vody v oblaku je poměrně velká a světlo se odráží od jejich vnějšího povrchu. Při tomto odrazu se světlo nerozloží na jednotlivé barvy, ale zůstane bílé. Velmi husté mraky se zdají černé, protože propouštějí jen málo slunečního světla – buď je absorbováno kapičkami vody v oblaku, nebo se odráží vzhůru.