Sub formă de ploaie sau zăpadă. Tipuri de precipitații
Orice școlar știe în zilele noastre, dar merită totuși să vă perfecționați cunoștințele. Vaporii de apă sunt o componentă invizibilă, dar mereu prezentă a aerului din jurul Pământului. În toate corpurile de apă de pe pământ, de la oceane și mări până la iazuri mici, procesul de evaporare a apei are loc în mod constant. Se schimbă de la vapori lichid la gazoși. Cu cât apa este mai caldă, cu atât se evaporă mai repede și cu cât suprafața rezervorului este mai mare, cu atât mai multă apă se transformă în abur. Oamenii nu văd această evaporare, vaporii de apă devin vizibili acolo unde se răcește, unde are loc condensul, adică la altitudini mari. Condensarea este procesul de transformare a vaporilor invizibili într-un lichid vizibil. Energia solară joacă un rol major în acest sens. Ridică aburi în sus spre cer și se transformă în nori. Vântul, la rândul său, îl poartă pe distanțe lungi, distribuind umiditatea vitală pe tot pământul.
Mecanismul de formare a ploii
Cum se formează picăturile de ploaie? De îndată ce norul este complet saturat și nu poate accepta umiditatea, în interiorul acestuia începe procesul de cădere a celor mai mici picături. Pe măsură ce cad, se leagă de alte picături, care creează picături și mai mari și, ca urmare, se poate observa că se formează ploaia.
În timpul unei ploaie, se creează picături mari care pot ajunge la 7 mm în diametru. O picătură de ploaie slabă mai mică de jumătate de milimetru. În timpul ploii slabe, picăturile practic nu se separă în altele separate și totul devine umed. Ploaia este de fapt un nor care se revarsă. Acest lucru se observă atunci când picăturile sau cristalele din care este creată devin prea grele și cad spre Pământ. Meteorologii identifică mai multe metode pentru a transforma picăturile în ploaie. Modul în care se formează ploaia depinde dacă norii prin care trec picăturile sunt caldi sau reci. Norii caldi sunt formați din particule minuscule de apă. Picăturile care cad se transformă adesea în abur în timp ce zboară spre pământ. Iar unele sunt atât de mari încât cad la pământ sub formă de duș. O picătură mică trece printr-un nor, în același timp se ciocnește cu alte picături și, s-au unit deja, creează o picătură mare. O astfel de picătură colectează alte picături în jos. Aerul care se repezi în jurul picăturii de mare viteză atrage picături mici, crescând greutatea acesteia. Uneori devine atât de grea încât cade de la înălțime într-o băltoacă.
De unde vin fulgii de nea?
Ploaie, ninsoare - toate aceste fenomene sunt studiate de meteorologi si meteorologi pentru a le anticipa si a avertiza din timp populatia despre vreme rea. În norii reci, picăturile se formează sub formă de cristale de gheață. Norii reci se formează sus pe cer și sunt transportați în zone în care temperaturile sunt întotdeauna peste punctul de îngheț (0°C). Astfel de nori sunt un amestec de picături de apă și cristale de gheață. Când apa se evaporă din picăturile lichide, aceasta aderă la cristale, înghețând și transformându-se într-un solid. Pe măsură ce cristalele cresc și iau umiditate, se transformă în fulgi de zăpadă și cad prin nor. Dar dacă afară nu este prea frig, fulgii de zăpadă nu durează mult. Ele coboară în straturi de aer cald și încep să se topească, transformându-se înapoi în picături de ploaie. Cum apar fulgii de nea? Dacă un nor conține zone cu temperaturi și umiditate diferite, se transformă într-o mașină de zăpadă. Aerul cald umed, care poartă cu el picături de apă, trece în zonele uscate și reci ale norului. Datorită temperaturii scăzute, picăturile îngheață și formează miezul viitorului fulg de zăpadă. Particulele de apă caldă se adună în jurul miezului într-o anumită ordine, transformându-se într-un cristal de zăpadă. Fiecare fulg de nea este format din 2-200 de cristale individuale. Cristalele se formează în nori reci deasupra pământului, unde temperaturile pot scădea până la -40°C și vaporii de apă îngheață în gheață. Cristalul de zăpadă părăsește norul și cade la pământ. Zăpada pare cristalină când cade, dar, în realitate, majoritatea fulgilor de zăpadă sunt creați în jurul particulelor mici de praf pe care vântul le-a transportat pe cer, vaporii de apă se pot cristaliza chiar și în jurul particulelor mici de fum. Dacă îl priviți prin microscoape puternice, puteți vedea aceste particule ascunzându-se în interiorul fulgilor de zăpadă. Trei sferturi din fulgi de zăpadă au crescut în jurul unor bucăți minuscule, invizibile, de lut sau pământ.
Forma fulgilor de nea
Probabil, fiecare persoană a avut ocazia să admire forma complicată a fulgilor de zăpadă atunci când, căzând lin din cer, se așează pe o mănușă sau o haină. Fiecare fulg de nea are o formă diferită și o structură specială proprie. Forma de bază a unui cristal de zăpadă depinde de temperatura la care s-a format fulgul de zăpadă. Cu cât norul este mai sus, cu atât este mai rece. De la temperaturi ridicate la care temperatura este sub -35 o C se creează prisme hexagonale, când temperatura norilor este în intervalul -3-0 o C se formează fulgi de zăpadă sub formă de plăci. La o temperatură de -5-3 o C se formează fulgi de zăpadă în formă de ac, iar de la -8-5۫ o C sub formă de coloane. La -12-8 o C se formează din nou plăci. Dacă temperatura scade sub, fulgii de zăpadă iau forma de stele. Pe măsură ce fulgii de zăpadă devin mai mari, ei devin mai grei și cad spre pământ, forma lor schimbându-se. Dacă fulgii de zăpadă cad în timp ce se rotesc, forma lor va fi perfect simetrică dacă cad, legănându-se în lateral, forma lor va deveni neregulată.
Dacă aerul de sub un nor de zăpadă este mai cald de 0 o C, fulgii de zăpadă se pot topi pe măsură ce cad, transformându-se în picături de ploaie, acest lucru explică modul în care se formează ploaia și zăpada care se transformă în ploaie. Dar dacă aerul este suficient de rece, fulgii de zăpadă vor zbura pe pământ, acoperindu-l cu o pătură albă. Odată ajunse la sol, cristalele de zăpadă își pierd treptat tiparele subtile, fiind comprimate sub influența altor fulgi de zăpadă.
Când cade înghețul?
Înghețul se referă la precipitațiile atmosferice solide care cade într-un strat subțire de cristale de gheață. Apare pe pământ și obiecte când solul îngheață, există un vânt calm și un cer senin. La temperaturi sub zero precipită sub formă de cristale hexagonale, la temperaturi mai scăzute - sub formă de plăci, sub -15 ° C cristalele de îngheț iau forma unor ace contondente. Înghețul se formează pe orice obiecte a căror suprafață este mai rece decât aerul: pe iarbă, sol, acoperișuri, sticlă.
Ploaie acidă
(ploaie, zăpadă) cu un conținut ridicat de acid reprezintă Cum se formează? Sursele ploilor acide pot fi atât procese naturale (activitate vulcanică, descompunerea reziduurilor vegetale), cât și emisii industriale, în principal dioxid de sulf (SO 2 ) și oxizi de azot (NO, NO 2, N 2 O 3), la arderea diferitelor tipuri de combustibil. Combinându-se cu umiditatea din atmosferă, formează acizi sulfuric și acizi azotic. Dacă substanțele acide, dizolvate în aer, intră într-o atmosferă saturată de umiditate, atunci acizii cad pe pământ Dacă apa, inclusiv acizii, cade pe vegetație și pe sol, dăunează florei și faunei pământului.
Ploi colorate
Uneori oamenii pot observa fenomene precum ploaia colorată. Ploaia colorată este rară, dar poate fi de fapt colorată. Cum se formează ploaia cu culori diferite? De exemplu, ploaie roșie a fost văzută în aprilie 1970 la Salonic, Grecia. Un vânt puternic deasupra deșertului Sahara a ridicat multe particule de argilă roșie sus spre cer, apoi le-a transferat pe norii de pe cerul de deasupra Greciei. Un flux de ploaie a spălat lutul de pe nori, dar culoarea ploii a fost roșie pentru o vreme. În 1959, în Massachusetts a căzut o ploaie galben-verzuie. Vinovatul s-a dovedit a fi polenul de primăvară de la plante, crescut la înălțime. Și încă în martie 1972, în Alpii francezi a căzut zăpadă albastră: această zăpadă a fost colorată de minerale aduse din Sahara.
De obicei, resursele naturale sunt înțelese doar ca minerale extrase din adâncurile Pământului. Cu toate acestea, în ultimii ani, oamenii de știință au început să acorde multă atenție „bogăției atmosferei”, și anume ploii și zăpezii. Din ce în ce mai mult, rapoartele despre lipsa de apă vin din diferite părți ale lumii. Acest fenomen este frecvent întâlnit în special în regiunile aride și semiaride. Din păcate, nu se limitează doar la aceste locuri. Datorită creșterii populației mondiale, irigarea este folosită mai mult în agricultură, iar industria este în creștere, răspândindu-se pe tot globul. Și acest lucru crește nevoia de apă dulce în fiecare an. Într-o serie de zone, lipsa apei ieftine este cel mai important factor care limitează creșterea economică.
În prezent, există doar două surse principale de apă dulce: 1) apă acumulată în lacuri și în straturile subterane, 2) apă în atmosferă sub formă de ploaie și zăpadă.
Recent, s-au făcut eforturi mari pentru a dezvolta mijloace de desalinizare a apei din oceane. Cu toate acestea, apa obținută în acest fel este încă prea scumpă pentru a fi folosită în scopuri agricole și industriale.
Apele lacurilor sunt de mare importanță pentru așezările din apropiere. Dar dacă lacurile se află la câteva sute de kilometri distanță de zonele populate, semnificația lor este aproape complet pierdută, deoarece așezarea conductelor, instalarea și exploatarea pompelor fac costul apei livrate prea scump. Poate fi surprinzător faptul că, în perioadele de vreme caldă prelungită, cu precipitații reduse, unele suburbii din Chicago se confruntă cu lipsuri severe de apă, în ciuda faptului că au mai puțin de 80 de ani. km dintr-unul dintre cele mai mari rezervoare de apă dulce - Lacul Michigan.
În unele zone, cum ar fi sudul Arizonei, o mare parte din apa utilizată pentru irigații și uz urban provine din acvifere subterane. Din păcate, acviferele sunt reîncărcate foarte puțin prin infiltrarea apei pluviale. Apa care se extrage în prezent din subteran este de origine foarte veche: a rămas acolo încă din timpul glaciației. Cantitatea de astfel de apă, numită apă relictă, este limitată. Desigur, cu extracția intensivă a apei cu ajutorul pompelor, nivelul acesteia scade tot timpul. Nu există nicio îndoială că cantitatea totală de apă subterană este destul de mare. Cu toate acestea, cu cât este mai mare adâncimea din care se extrage apa, cu atât este mai scumpă. Prin urmare, pentru unele zone, trebuie găsite alte surse de apă dulce mai rentabile.
O astfel de sursă este atmosfera. Datorită evaporării din mări și oceane, există o cantitate mare de umiditate în atmosferă. După cum se spune adesea, atmosfera este un ocean cu apă de densitate scăzută. Dacă luăm o coloană de aer care se extinde de la suprafața pământului până la o înălțime de 10 km, și condensează toți vaporii de apă conținuti în ea, apoi grosimea stratului de apă rezultat va varia de la câteva zecimi de centimetru până la 5 cm. Cel mai mic strat de apă oferă aer rece și uscat, cel mai mare - cald și umed. De exemplu, în sudul Arizonei, în iulie și august, grosimea stratului de apă conținut în coloana atmosferică este în medie de peste 2,5 cm. La prima vedere, această cantitate de apă pare mică. Totuși, dacă iei în calcul suprafața totală ocupată de statul Arizona, obții o cifră foarte impresionantă. De asemenea, trebuie remarcat faptul că rezervele acestei ape sunt practic inepuizabile, deoarece în perioadele de vânt aerul din Arizona este constant saturat de umiditate.
Desigur, apare o întrebare vitală: câți vapori de apă pot cădea sub formă de ploaie sau zăpadă într-o anumită zonă? Meteorologii formulează această întrebare oarecum diferit. Ei întreabă cât de eficiente sunt procesele de producere a ploii în zonă. Cu alte cuvinte, ce procent de apă deasupra unei anumite suprafețe sub formă de vapori va ajunge efectiv la pământ? Eficiența proceselor de formare a ploii variază în diferite părți ale globului.
În zonele reci și umede, precum Peninsula Alaska, eficiența este aproape de 100%. Pe de altă parte, pentru zonele uscate precum Arizona, eficiența în timpul sezonului ploios de vară este de doar aproximativ 5%. Dacă eficiența ar putea fi crescută chiar și cu o cantitate foarte mică, să zicem la 6%, precipitațiile ar crește cu 20%. Din păcate, încă nu știm cum să reușim acest lucru. Această sarcină este problema transformării naturii, pe care oamenii de știință din întreaga lume încearcă să o rezolve de mulți ani. Încercările de intervenții active pentru stimularea proceselor de formare a ploilor au început încă din 1946, când Langmuir și Schaefer au arătat că este posibil să se inducă artificial precipitații din anumite tipuri de nori prin însămânțarea acestora cu nuclee de gheață carbonică. De atunci, s-au făcut anumite progrese în metodele de influențare a norilor. Cu toate acestea, nu există încă dovezi suficiente pentru a crede că cantitatea de precipitații din orice sistem de nori poate fi crescută artificial.
Principalul motiv pentru care meteorologii nu pot schimba vremea in prezent se datoreaza cunoasterii insuficiente a proceselor de formare a precipitatiilor. Din păcate, încă nu știm întotdeauna natura formării ploii în diferite cazuri.
AVERII ȘI URTURILE DE VARĂ
Nu cu mult timp în urmă, meteorologii credeau că toate precipitațiile se formau sub formă de particule solide. Când cristalele de gheață sau fulgii de zăpadă intră în aer cald lângă suprafața pământului, se topesc și se transformă în picături de ploaie. Această idee s-a bazat pe opera fundamentală a lui Bergeron, publicată de el la începutul anilor '30. În momentul de față suntem încrezători că procesul de formare a precipitațiilor descris de Bergeron are loc în majoritatea cazurilor, dar nu este singurul posibil.
Cu toate acestea, este posibil și un alt proces, cunoscut sub numele de coagulare. În acest proces, picăturile de ploaie cresc prin ciocnirea și fuziunea cu particule mai mici de nor. Pentru ca ploaia sa se formeze prin coagulare nu mai este necesara prezenta cristalelor de gheata. Dimpotrivă, în acest caz ar trebui să existe particule mari care să cadă mai repede decât celelalte și să producă multe ciocniri.
Radarul a jucat un rol important în confirmarea faptului că procesul de coagulare în norii de dezvoltare convectivă decurge foarte eficient. Norii convectivi care seamănă cu conopida se dezvoltă uneori în furtuni. Folosind radare cu antene de scanare verticală, este posibil să se observe procesul de dezvoltare a unor astfel de nori și să se observe la ce altitudini apar primele particule de precipitații.
Studierea creșterii unei regiuni de particule mari în sus și în jos se poate face doar prin observarea continuă a aceluiași nor. Prin această metodă s-au obținut o serie de observații, dintre care una este prezentată în Fig. 20. Seria constă din 11 observații radar diferite, ilustrate cu fotograme la intervale de 10 până la 80 de secunde.
După cum se poate observa din figura prezentată. 20 de serii de observații, ecoul radio primar s-a extins la o altitudine de aproximativ 3000 m, unde temperatura era de 10° C. Apoi ecoul radio s-a dezvoltat rapid atât în sus, cât și în jos. Cu toate acestea, chiar și atunci când a atins dimensiunea maximă, vârful său nu a depășit 6000 m, unde temperatura era de aproximativ 0°C. Evident, nu există niciun motiv să credem că ploaia din acest nor s-ar fi putut forma din cristale de gheață, deoarece zona de precipitații a apărut în regiunea temperaturilor pozitive.
Un număr mare de observații radar similare au fost făcute în diferite zone din SUA, Australia și Anglia. Astfel de observații sugerează că procesul de coagulare joacă un rol major în formarea precipitațiilor de furtună. Se pune întrebarea de ce acest fapt important nu a fost stabilit înainte de utilizarea radarului. unu din Principalele motive care explică această circumstanță este că este imposibil să se determine unde și când apar primele particule de precipitare în nor. Trebuie remarcat faptul că atunci când plouă, vârful norului se poate extinde până la o înălțime de câteva mii de metri, ajungând într-o zonă cu temperaturi de -15 ° C și mai jos, unde există multe cristale de gheață. Această împrejurare a condus anterior la concluzia eronată că cristalele de gheață sunt surse de precipitații.
În prezent, din păcate, nu cunoaștem încă rolul relativ al ambelor mecanisme de formare a ploii. Un studiu mai detaliat al acestei probleme îi va ajuta pe meteorologi să dezvolte cu mai mult succes metode de influență artificială asupra norilor.
UNELE PROPRIETĂȚI ALE NORILOR CONVECTIV
Observațiile radar au făcut posibilă studierea norilor convectivi mai detaliat. Folosind diferite tipuri de radar, cercetătorii au descoperit că, în unele cazuri, „turnurile” individuale de ecouri radio se dezvoltă la altitudini foarte mari. Deci, de exemplu, în unele cazuri nori având un diametru de 2-3 km, se prelungește până la 12-13 km.
Furtunile puternice se dezvoltă de obicei în etape. Inițial, unul dintre turnurile de eco radio crește, atingând o înălțime de aproximativ 8000 m, apoi scade. Câteva minute mai târziu, lângă acest turn, începe să se întindă în sus altul, care atinge o înălțime mai mare - aproximativ 12 km. Creșterea treptată a ecoului radio continuă până când norul de tunete ajunge în stratosferă.
Astfel, fiecare turn de ecou radio poate fi considerat ca o cărămidă separată într-o clădire generală sau ca o singură celulă a întregului sistem - un nor de tunete. Existența unor astfel de celule într-un nor cu tunete a fost postulată la un moment dat de Byers și Braham pe baza rezultatelor unei analize a unui număr mare de observații meteorologice efectuate asupra diferitelor caracteristici ale furtunilor. Byers și Braham au sugerat că un nor este format din una sau mai multe astfel de celule, al căror ciclu de viață este foarte scurt. În același timp, un grup de cercetători englezi condus de Scorer și Ludlam și-au prezentat teoria formării furtunii. Ei credeau că în fiecare nor de tunete erau bule mari de aer care se ridicau de la pământ spre straturile superioare. În ciuda diferențelor dintre teoriile de formare a furtunii, ambele teorii încă presupun că dezvoltarea unui nor de furtună are loc în trepte.
Studiile au arătat că ratele medii de creștere ale turnurilor de eco radio în norii convectivi variază de la 5 la 10. m/sec, iar în unele tipuri de nori cu tunete pot fi de două până la trei ori mai mari. Este clar că, în acest caz, aeronavele care intră în astfel de nori se confruntă cu denivelări și supraîncărcări semnificative sub influența curenților ascendenți puternici și a turbulențelor intense.
Oricine a așteptat o furtună știe că poate dura o oră sau mai mult. În același timp, durata de viață a unei turele sau celule individuale este foarte scurtă: după cum arată observațiile radar, aproximativ 23 de minute. Evident, într-un nor de tunere mare pot exista multe celule care se dezvoltă secvenţial una după alta. În acest caz, din momentul în care apare ploaia și până când se oprește, poate trece mult mai mult timp decât 23 de minute. În timpul unei furtuni, care poate dura câteva ore, intensitatea ploii nu rămâne constantă. Dimpotrivă, fie atinge un maxim, fie scade până când ploaia dispare aproape complet. Fiecare astfel de creștere a intensității ploii corespunde dezvoltării unei alte celule sau turn. Nu este greu să verificați singur cele de mai sus dacă urmăriți, cu ceasul în mână, alternanța maximelor și minimelor intensității ploii abundente.
PRECIPITAȚII DE IARNA
În timpul sezonului cald, o parte semnificativă a precipitațiilor cade din averse și nori cu tunet. Norii izolați care se extind la altitudini mari produc precipitații sub formă de averse localizate. Procesul de coagulare joacă un rol important în formarea precipitațiilor din astfel de nori. De regulă, norii individuali au zone de secțiune transversală mici, în ei se dezvoltă curenți puternici ascendenți și descendenți, iar durata lor de existență nu este mai mare de o oră.
Majoritatea precipitațiilor care cad în. anotimpul rece dă nori de alt tip. În loc de nori locali în timpul iernii, sistemele de nori apar răspândite pe o suprafață imensă, care există nu de ore, ci de zile. Astfel de sisteme de nori se formează datorită mișcării verticale foarte lente a aerului (la o viteză mai mică de 1 m/sec,în unele cazuri chiar 10 cm/sec.).
Norii din care cad cea mai mare parte a precipitațiilor se numesc nimbostratus. Forma lor este determinată de mișcări lente, dar prelungite în sus, ale aerului în cicloane care apar la latitudini medii și se deplasează cu curenții de vest. Ploile din astfel de sisteme de nori sunt de obicei numite precipitații abundente. Au o structură mai uniformă decât ploaia din norii convectivi. Cu toate acestea, atunci când se observă astfel de sisteme cu radar, se găsesc zone cu intensitate mai mare a precipitațiilor în zonele în care ar fi de așteptat ca precipitațiile să fie distribuite uniform. Se observă astfel de zone în care vitezele fluxurilor ascendente depășesc semnificativ valorile medii.
În fig. Figura 21 prezintă o fotogramă a unui model radar tipic al precipitațiilor de iarnă. Fotograma a fost obținută la Universitatea McGill (Canada) folosind un radar cu antenă verticală fixă. Această metodă de observare a oferit o secțiune transversală a întregului sistem de nori care a trecut peste stație. Fotograma de mai sus a fost obținută prin expunerea filmului, mișcându-se lent în fața ecranului indicator general, pe care era vizibilă doar o linie de scanare verticală cu luminozitate care variază în înălțime în acele locuri în care s-a observat un ecou radio. Astfel, modelul de ecou radio rezultat dintr-o fotogramă poate fi considerat ca o sumă de modele instantanee constând din multe linii verticale strâns distanțate.
În fotogramă puteți vedea că la o altitudine de peste 2500 m se observă streamers oblici, transformându-se în celule luminoase verticale și situate regulat. O echipă de cercetători de la Universitatea McGill, condusă de Marshall, a sugerat că celulele strălucitoare reprezintă zone în care se formează cristale de gheață, iar serpentinele înclinate reprezintă benzi de precipitații în cădere.
Dacă viteza vântului nu se modifică odată cu înălțimea, atunci viteza particulelor de precipitații în cădere este, de asemenea, constantă. În acest caz, nu este dificil să se obțină o relație simplă care să descrie traiectoria particulelor în cădere. Pentru a calcula rata de cădere a particulelor, Marshall a folosit o metodă de observație de înregistrare a unui model de ecou radio pe un film care se mișcă încet. După ce am analizat unul dintre cazurile cele mai clar înregistrate și am stabilit că viteza medie de cădere a particulelor a fost de aproximativ 1,3 m/sec, Marshall a sugerat că particulele erau conglomerate de cristale de gheață.
Când se examinează o linie de ecou radio luminos (în fotogramă aceasta este o bandă la o altitudine de aproximativ 2000 m) devine evident că particulele de sedimente nucleate, cel puțin în cea mai mare parte, sunt solide. Banda strălucitoare apare ușor sub nivelul de topire, în apropierea izotermei 0°C. Fenomenul unei benzi radio strălucitoare de ecou în fotogramele precipitațiilor de iarnă a fost observat de mulți cercetători și a fost studiat în detaliu recent.
Primul care a dat o explicație satisfăcătoare pentru acest fenomen a fost Ride. Ipoteza sa, elaborată în 1946, este considerată încă corectă; Ulterior, alți cercetători au făcut câteva precizări.
Ride a fost primul care a arătat că atunci când dimensiunea particulelor reflectorizante este mult mai mică decât lungimea de undă, reflectivitatea lor în stare lichidă este de aproximativ cinci ori mai mare decât în stare solidă. O creștere bruscă a intensității ecoului radio sub nivelul izotermei zero are loc datorită topirii rapide a particulelor solide care cad. Odată topite, particulele se transformă rapid în picături de apă sferice care cad mai repede decât fulgii de zăpadă. O creștere a ratei de cădere a particulelor sub izoterma 0°C și scăderea asociată a numărului acestora pe unitatea de volum de aer și, în consecință, în interiorul volumului iluminat de fasciculul radar, duc la o scădere a intensității radioului. ecou sub stratul de topire. În fig. 21 se poate observa că dungile ecou radio situate sub linia luminoasă sunt oarecum mai abrupte decât dungile ecou radio situate deasupra acesteia. Abruptul mai mare a benzilor de cădere în regiunea sub nivelul de topire indică faptul că particulele cad mai repede aici.
Pe baza analizei unor astfel de observații, se poate concluziona că ploaia care cade din unele forme de nori de iarnă are loc la temperaturi foarte scăzute. Chiar și în norii complet izolați, cristalele de gheață se formează și pot crește și crește în dimensiune până când cad. Când se ciocnesc, cristalele se combină în fulgi de zăpadă, care se deplasează pe o traiectorie determinată de vitezele lor de cădere și de vânt. Pătrunzând în straturile inferioare, fulgii de zăpadă pot intra în nori formați din mici picături suprarăcite și pot continua să crească din cauza ciocnirilor cu aceștia. Astfel de nori în sine nu pot fi detectați de majoritatea radarelor moderne din cauza dimensiunii mici a picăturilor. De îndată ce particulele solide trec de nivelul de izotermă zero, ele se topesc rapid și măresc viteza de cădere. Când astfel de particule intră în norii inferiori, ele continuă să crească din cauza ciocnirilor și fuziunilor cu picăturile de nori. Dacă temperatura de la suprafața pământului este sub 0°C, particulele de precipitații vor rămâne sub formă de fulgi de zăpadă.
Cu toate acestea, nu toate sistemele de nor răspândite prezintă fluxuri distincte peste îngheț, cum ar fi cele prezentate în Fig. 22. În unele cazuri, norii creează doar benzi distincte și luminoase de ecou radio, deasupra cărora nu există reflexii vizibile. Acest model apare probabil deoarece cristalele de gheață de deasupra benzii luminoase sunt prea mici pentru a produce un ecou radio detectabil. Când astfel de cristale intră în regiunea de topire, reflectivitatea lor crește atât datorită schimbării stării fazei, cât și unei creșteri suplimentare a dimensiunii lor datorită fuziunii cu picături mai mici.
Observațiile radar au condus la o serie de concluzii importante. S-a stabilit ferm că ploaia care cade din majoritatea norilor de iarnă și ajunge la suprafața pământului se formează la altitudini mari sub formă de cristale de gheață. Pe de altă parte, precipitațiile din norii convectivi apar adesea în absența cristalelor de gheață.
Atunci când cercetătorii vor reuși să stabilească rolul fazei solide și al procesului de coagulare în formarea precipitațiilor din acest tip de nor, va exista o oportunitate reală de a le influența activ în vederea inducerii artificiale a precipitațiilor. Nu există nicio îndoială că mai devreme sau mai târziu o persoană va învăța să controleze norii. Meteorologii din întreaga lume își unesc forțele pentru a accelera această sarcină. Învățând să controleze procesul de sedimentare, aceștia vor putea contribui la rezolvarea problemei resurselor de apă ale lumii. Se poate spera că atunci când devine posibilă posibilitatea de reglare artificială a precipitațiilor, se vor găsi mijloace pentru a le folosi mai eficient.
Există multe fenomene fizice și geografice care apar în natură, care sunt explicate din diverse motive. Astfel de fenomene includ procesele naturale descrise mai jos. Toate acestea sunt interconectate cu evaporarea continuă a apei de la suprafața mărilor, lacurilor, râurilor, oceanelor și a altor corpuri de apă. Puteți afla mai multe despre cum se formează roua, înghețul, ploaia și zăpada citind acest articol.
Informații generale: factori care influențează vremea
În diferite locuri de pe planeta Pământ, umiditatea aerului nu este aceeași din cauza diferențelor de climă și a distribuției volumelor interne de apă. De exemplu, deasupra suprafeței mărilor ecuatoriale umiditatea este cea mai ridicată, iar deasupra deșerturii aride este foarte scăzută. Deși conținutul de vapori de apă din aer este mic (nici măcar nu este vizibil), acesta este cel care determină condițiile meteorologice.
Înainte de a afla cum se formează ploaia, este de remarcat faptul că, pe lângă evaporare, un alt proces joacă un rol important - condensarea. Apare în natură în diferite moduri: formarea de rouă sau îngheț, ploaie sau zăpadă.
Zăpada, ca și ploaia, este rezultatul final sub lanțul descris de procese naturale. Și pentru a înțelege ce se întâmplă în natură în timpul unor astfel de fenomene, ar trebui în primul rând să apelăm la legile fizice.
Rouă
Cum se formează roua, gerul și ploaia? Apariția lor este un proces interconectat. Mai întâi, să aflăm cum se formează roua. O poți vedea doar dimineața devreme. De unde vine?
Apa se evaporă de pe suprafața rezervoarelor, râurilor, lacurilor și chiar a plantelor într-o zi fierbinte de vară. Când temperatura scade (noaptea), se poate atinge valori la care vaporii de apă devin saturați. Acesta este punctul de rouă. În acel moment, aburul saturat se condensează și se depune pe sol și pe frunzele plantelor. Roua poate fi văzută doar dimineața devreme, apoi se evaporă din nou sub influența luminii solare.
Originea înghețului
Procesul de formare a înghețului este similar cu formarea de rouă, dar există o diferență. Înghețul apare numai în sezonul rece (toamna târziu și iarna).
Înghețul este un strat neuniform și foarte subțire de cristale de gheață format în timpul sublimării vaporilor de apă din aer pe iarbă, sol și alte obiecte de la sol la temperaturi negative (inferioare temperaturii aerului).
Mai mult decât atât, în funcție de temperatură, cristalele au forme diferite: în înghețurile blânde, cristalele sunt de obicei sub formă de prisme hexagonale, în înghețuri moderate - sub formă de plăci, iar în înghețuri severe - sub formă de capete tocite. ace. Condițiile cele mai favorabile pentru apariția acestui proces sunt nopțile liniștite, calme și suprafețele aspre cu conductivitate la temperatură scăzută. Un vânt puternic este un obstacol în calea formării înghețului, iar un vânt slab, dimpotrivă, contribuie la formarea acestuia, deoarece crește contactul maselor crescânde de aer umed cu suprafața rece.
Adesea în ficțiune și printre oameni, gerul cristalin se numește ger. Și pentru a nu ne confuzi, trebuie să ne amintim că înghețul nu se formează de obicei pe suprafețele sub formă de fir.
La fel ca roua, poate fi observată doar dimineața datorită faptului că noaptea este de obicei mult mai rece decât ziua.
Precipitațiile au o importanță nu mică în natură (în ciclul apei) și în viața a numeroase animale și plante. Ele sunt formate după cum urmează. Apa se evaporă în cantități uriașe de pe suprafețele numeroaselor rezervoare naturale și se ridică cu câteva mii de metri în sus, unde temperatura este mai scăzută. Acolo, aburul se condensează și se transformă în picături minuscule, care ulterior zboară haotic în atmosferă. Volumele uriașe de astfel de picături reprezintă nori, care sub influența maselor de aer sunt transportați pe distanțe incredibil de mari (până la câteva mii de kilometri).
Ciocnindu-se între ele în timpul unei mișcări atât de lungi, se transformă în picături mai mari, care cad apoi la pământ sub formă de ploaie. Acum înțelegem cum se formează ploaia.
Și zăpada se întâmplă la fel, dar numai în sezonul rece, când la altitudine este o temperatură (sub zero) la care se condensează aburul. Ca urmare, nu se formează picături de apă, ci cristale de gheață.
Despre intensitatea ploii
Modul în care se formează ploaia este clar și de înțeles. Acum despre picături. Picăturile de ploaie de aceeași formă își pot schimba dimensiunea de la 0,5 milimetri la 6 milimetri în diametru. Zboară de la o înălțime mare, spargându-se pe pământ în numeroase picături minuscule.
Dacă nu corespund parametrilor de mai sus, atunci picăturile sunt burnițe.
În mare măsură, intensitatea ploii depinde de regiuni, deoarece în climatele mai calde suprafața pământului se încălzește mai puternic și mai rapid, ceea ce contribuie la apariția unui flux mai puternic de vapori de apă, care se ridică ulterior în atmosferă.
Concluzie
Cel mai curios proces din toate aceste fenomene descrise este modul în care se formează ploaia. Este surprinzător că sub influența curenților de aer aceste mici picături sunt transportate pe distanțe considerabile, acoperind mii și mii de kilometri. Se dovedește că începutul acestui lanț continuu și sfârșitul acestuia pot fi situate la distanțe destul de mari unul de celălalt.
Formarea înghețului și rouei, precum și a zăpezii și a ploii, sunt fenomene geografice și fizice curioase care pot fi explicate diferit din fiecare punct de vedere.
Principalul lucru este că orice precipitație joacă un rol important în ciclul nesfârșit al apei și în viața tuturor viețuitoarelor care există pe planetă.
Modelele și tipurile de precipitații sunt strâns legate de forma și structura norilor. Pe baza naturii precipitațiilor, precipitațiile sunt împărțite în averse, abundente și burnițe.
Foarte intens, dar de scurtă durată. Bruștea începutului și a sfârșitului pierderii le este foarte caracteristică. Observat pe o zonă mică. Cad din norii cumulonimbus sub formă de picături mari sau fulgi mari de zăpadă. Ploile pot cădea și sub formă de lapoviță, grindină, zăpadă sau pelete de gheață.
Precipitațiile de acoperire sunt moderate, durând de la câteva ore până la câteva zile. De obicei cad din nori nimbostratus, uneori din altostratus, stratocumulus, stratus și alți nori înainte de trecerea unui front cald sau a unui front cald de ocluzie; acestea captează spații mari de-a lungul față, până la 400 km lățime sau mai mult.
Burniță- aceasta este fie precipitații sub formă de picături foarte mici, aproape invizibile pentru ochi (burniță), fie fulgi de nea foarte mici; cad de obicei din nori densi stratus sau din ceață.
Ploaie și zăpadă
Dacă pe vreme înnorată cu precipitații plouă sau zăpadă cade din când în când și este destul de grea, acesta este un semn de îmbunătățire a vremii.
Slăbirea ploii sau zăpezii seara prevestește o vreme îmbunătățită.
Ploaia abundentă sau zăpada noaptea sau dimineața devreme cu vânt puțin sau calm prefigurează cel mai adesea o zi însorită (defrișarea are loc de obicei în jurul prânzului).
Ploaia intensă sau ninsoarea dimineața cu vânturi puternice sau furtunoase este un semn de vreme rea pentru întreaga zi.
Dacă ploaia sau zăpada se oprește după-amiaza sau seara fără a curăța cerul, atunci așteptați-vă să cadă mai multă ploaie sau zăpadă a doua zi.
Ploaia caldă cade cel mai adesea când presiunea atmosferică scade, iar ploaia rece cade cel mai adesea când presiunea atmosferică crește.
Cele mai puternice ninsori și viscolele puternice apar de obicei la temperaturi apropiate de 0°. Cu cât înghețul este mai puternic, cu atât sunt mai puțin probabile căderile de zăpadă și viscolul.
Dacă plouă înaintea vântului, trebuie să așteptăm ca vântul să crească și mai mult.
Averse cu soare înseamnă că va ploua din nou mâine.
Cel mai adesea, grindina cade pentru o perioadă scurtă de timp și pe o zonă limitată, de obicei sub forma unei fâșii înguste sau a două benzi paralele. Grindină se observă numai la temperaturi pozitive din norii cumulonimbus.
Căderea de grindină este aproape întotdeauna asociată cu trecerea unui front rece sau a unui front de ocluzie de tip rece și este însoțită de furtuni, averse și furtună, care au loc în principal în emisferele nordice și sudice de pe partea vestică a orizontului.
Rouă și ger
Într-o noapte senină, cu puțin vânt sau calm, din cauza pierderilor de căldură prin radiații, suprafața pământului și stratul de aer adiacent sunt foarte răcite. Când temperatura suprafeței subiacente și temperatura stratului de suprafață de aer scad sub punctul de rouă, va avea loc condensarea vaporilor de apă dacă punctul de rouă este peste 0° sau sublimarea dacă punctul de rouă este sub 0°. În primul caz, picături de apă - rouă - se formează pe suprafața pământului și obiecte, inclusiv pe puntea superioară a navelor, în al doilea - cristale de gheață - îngheț.
Apariția rouei și a înghețului este favorizată de vremea senină, liniștită, nopțile lungi și umiditatea ridicată a aerului absolută și relativă.
Roua puternică sau înghețul care se formează după apus și dispare numai după răsărit este un semn al vremii anticiclonice. Mai mult, dacă după răsăritul soarelui este vânt calm sau ușor, atunci se poate aștepta ca vremea anticiclonică să dureze 12 ore sau mai mult, dar dacă se observă vânt moderat, atunci o astfel de vreme se va opri timp de 6 ore sau mai mult.
Roua sau înghețul care se formează după apus și dispar înainte de răsărit este un semn al tranziției către vremea ciclonică, adesea în următoarele 12 ore.
Roua abundentă de seară (sau înghețul) este un semn de vreme bună, dar dacă se formează în timpul ceții, indică o schimbare iminentă a vremii ciclonice.
O noapte liniștită, senină, fără rouă sau îngheț, este un semn al trecerii la vremea ciclonică cu precipitații în următoarele 6 - 12 ore.
Placă lichidă și solidă
Formarea depunerilor lichide sau solide pe obiectele verticale, observată cel mai adesea în sezonul rece, este un semn al răspândirii unei mase de aer calde, stabile în zonă, vreme înnorată prelungită, cu nori cu strat joasă, ceață, precipitații burnițe și slabe; se pot aștepta vânturi.
Formarea depunerilor lichide în sezonul cald, ceea ce nu se întâmplă des, este un semn de precipitații abundente, uneori furtuni.
Ceguri
Ceața este condensarea vaporilor de apă în stratul de aer de la sol, în care vizibilitatea orizontală a obiectelor devine mai mică de 0,6 kbt. Ceața subțire, în care vizibilitatea orizontală este de la 0,6 kbt la 6 mile, se numește ceață.
În funcție de condițiile de formare, ceața este împărțită în trei tipuri: radiații, formate ca urmare a răcirii nocturne a suprafeței pământului, advective, care apar atunci când o masă caldă de aer se deplasează pe o suprafață rece subiacentă; ceață de evaporare care se formează pe o suprafață de apă caldă în sezonul rece.
Ceața de radiații apar în fâșia de coastă a mării și pe țărm în locuri joase și umede, răspândindu-se ca un văl alb; După răsăritul soarelui, astfel de ceață se risipesc.
Ceața de advecție și evaporare diferă de ceața de radiație prin durata lor lungă de existență și extinderea enormă de distribuție peste oceane și mări, ele sunt observate atât în zonele de coastă, cât și în zonele deschise.
Ceața de radiații este de cea mai mare importanță pentru prezicerea vremii viitoare.
- Ceața de radiații la sol (ceață joasă - până la 2 m), formată după apus și risipită numai după răsărit, este un semn că vremea anticiclonică cu calme și vânturi slabe va dura 12 ore sau mai mult.
- Ceața de radiații la sol, care se formează după apus și se disipă înainte de răsărit, este un semn al tranziției către vremea ciclonică în următoarele 6 până la 12 ore.
- Ceața de radiații continuă (ceață în care cerul nu este vizibil), care se formează după apusul soarelui în timpul vântului calm sau slab și se risipește dimineața sau înainte de prânz, este un semn că vremea anticiclonică va dura 12 ore sau mai mult.
- Ceața continuă care se formează în orice moment al zilei cu vânt moderat pe mare, apărând adesea sub forma unui perete care se mișcă odată cu vântul, este un semn că o astfel de vreme va dura 6 ore sau mai mult.
- Adesea în timpul nopții văile sunt umplute cu un strat gros de ceață densă, care se ridică dimineața, se transformă în nori cu strat joasă și se risipește treptat Uneori dimineața cade din nori. O astfel de ceață este un semn că vremea calmă anticiclonică va persista o zi sau mai mult.
Salutare dragi prieteni!În acest articol vreau să vă spun despre cum se formează diverse sedimente, ce fel de proces este și unde se formează.
Cu toții am văzut diverse precipitații în viața noastră, dar cel mai probabil nu ne-am gândit niciodată de unde se formează, ce tipuri de precipitații există și ce procese sunt implicate în toate acestea, cum să stabilim cum va fi vremea mâine ... Să luăm în considerare precipitațiile și tipurile lor.
Precipitare- aceasta este umiditatea conținută care cade pe Pământ sub diferite forme: zăpadă, ploaie, grindină etc. Precipitațiile sunt măsurate prin grosimea mingii de apă căzute în milimetri. În medie, globul primește aproximativ 1000 mm de precipitații pe an, în timp ce la latitudini mari și deșerturi cade cu mai puțin de 250 mm pe an.
Picăturile minuscule de vapori de apă dintr-un nor se mișcă în sus și în jos, în loc să atârne. Când cad, se contopesc cu alte picături de apă, dar greutatea lor nu le va permite să străpungă aerul în creștere care le-a creat. Acest proces se numește „coalescență” (fuziune). Să discutăm cu tine principalele tipuri de precipitații.
Conform teoriei meteorologului suedez Bergeron, care a fost prezentată în anii 1930, zăpada și ploaia sunt cauzate de picăturile de apă suprarăcite care formează cristale de gheață în nori. În funcție de faptul că aceste cristale se topesc în timpul toamnei sau nu, ele cad pe Pământ sub formă de ploaie sau zăpadă.
Pe măsură ce cristalele se mișcă în sus și în jos în nori, noi straturi cresc pe ele, astfel forme de grindină. Acest proces se numește „acreție” (creștere).
Când vaporii de apă la temperaturi cuprinse între -4°C și -15°C se condensează într-un nor, cristalele de gheață se lipesc și se formează în fulgi de zăpadă, astfel zăpada se formează.
Forma și dimensiunea fulgilor de zăpadă depind de temperatura aerului și de puterea vântului în care cad. La suprafață, fulgii de zăpadă formează un strat de zăpadă care reflectă mai mult de jumătate din energia razelor solare, iar cea mai pură și mai uscată zăpadă reflectă până la 90% din razele soarelui.
Acest lucru răcește zonele acoperite cu zăpadă. Stratul de zăpadă este capabil să radieze energie termică și, prin urmare, chiar și căldura ușoară pe care o are ajunge rapid în atmosferă.
Apa rezultată atunci când vaporii de apă se condensează este ploaia. Cade din nori și ajunge la suprafața Pământului sub formă de picături lichide. Ploile abundente, slabe și moderate (furtunii) se disting în funcție de volumul de precipitații căzut într-o anumită perioadă de timp.
Intensitatea ploii slabe variază de la foarte scăzută la 2,5 mm/h; ploaie moderată - de la 2,8 la 8 mm/h și cu ploi abundente mai mari de 8 mm/h sau mai mult de 0,8 mm în 6 minute. Atunci când există un nori continuu pe o suprafață mare, există ploi continue continue, de obicei slabe și formate din picături mici.
În zonele mai mici, precipitațiile tind să fie mai intense și constau din picături mai mari. Precipitațiile atmosferice sub formă de picături foarte mici care cad foarte încet din ceață sau nori sunt burnițe.
Se mai disting și alte precipitații: ploaie înghețată, pelete de gheață, boabe de zăpadă, pelete de zăpadă etc. Dar nu voi scrie despre asta, deoarece din exemplul de precipitații de bază scris mai sus, acum puteți înțelege clar toate aceste semnificații. Toate aceste precipitații au următoarele consecințe: gheață, copaci înghețați... și se aseamănă foarte mult între ei.
Înnorarea.
A ei poate fi determinat cu ochi. Acesta variază în octas pe o scară de 8 puncte. De exemplu, 0 octe – cer fără nori, 4 octe – jumătate din cer este acoperit cu nori, 8 octe – complet înnorat. Vremea poate fi determinată fără prognoze meteo.
Are un caracter local: undeva plouă, iar la câțiva kilometri depărtare vremea este senină. Uneori poate nu sunt kilometri, ci metri (e senin pe o parte a străzii, dar plouă pe cealaltă), eu însumi am asistat în repetate rânduri la asemenea ploaie.
Mulți pescari și locuitori din mediul rural, precum și persoanele în vârstă, sunt capabili să prezică mult mai bine vremea din zona lor studiind norii.
În timpul apusului, norii roșii de pe cer garantează adesea vreme senină a doua zi. Furtunile vara și grindina iarna poartă nori de culoarea aramii cu margini argintii strălucitoare. Furtuna este prefigurată de cerul zorilor acoperit cu pete roșii de sânge.
Sfârșitul unei perioade de vreme stabilă este adesea anunțat de un cer acoperit cu „lamblete” de nori cirrocumulus. Schimbările de vreme sunt adesea indicate de norii cirrus („cozi de cai”) sus pe cer. Furtunile cu ploaie, ninsoare sau grindină aduc de obicei nori cumulonimbus.
Puteți afla mai multe despre toate tipurile de nori
Ei bine, acum ne-am uitat la toate precipitațiile care sunt importante pentru noi și știm principalele semne ale vremii 🙂