Чтение онлайн

Зачем нам знать высоту облаков? Потому что это высота, на которой с максимальной эффективностью можно использовать термические потоки для дальних парящих полетов. Пилоты летательных аппаратов с двигателем хотят знать эту высоту, потому что выше очень ровные, спокойные условия. Человеческий глаз не способен эффективно определять расстояние до объекта. Мы это делаем путем сравнения относительных размеров. Облака, имеющие различные форму и размеры особенно слабо способствуют определению расстояния до них. Практически, опытный пилот, зная район полетов и метеорологию, по форме облаков, их размерам, расстоянию между ними может предположить базу облаков, но проще и точнее делать это методом точки росы.

ФОРМИРОВАНИЕ ОБЛАКОВ

В какой то момент времени поднимающийся воздух достигнет точки росы, имея 100 % насыщения, тогда созрели условия для образования облаков. Но, интересная вещь, ему нужно что-то для реализации этих условий.

Без "помощника" воздух может стать супернасыщенным, с относительной влажностью более 100 %. Этим "помощником" являются мельчайшие частички, находящиеся в воздухе. Эти мельчайшие частички называются частицами конденсации, потому что они подталкивают пары воды к конденсации вокруг себя, или частицами сублимации, если пар кристаллизуется в лед. Это можно наблюдать на холодном стекле зимой.

Частицами конденсации, вокруг которых образуются капельки, могут быть продукты сгорания, капельки серной кислоты и частички соли. Первые два вида — продукты загрязнения, последние — результат работы волн морских и океанских, бьющихся о берег. В роли частиц сублимации, на которых кристаллизуется лед, выступают также пыль и вулканическая пыль. Частички сублимации сравнительно крупные, и поэтому редко их заносит на высоты, где температура обеспечивает образование льда. Это объясняет, почему после извержения вулкана долго держится верхний уровень облаков.

БАЗЫ ОБЛАКОВ. ОБЛАЧНЫЕ ВЕРШИНЫ

Допустим, над обширной территорией лежит некоторая масса воздуха. С большой долей вероятности можно предположить, что профиль температур, влажность и другие параметры одинаковы над всей местностью. В таком случае высота точки росы, а значит и база облаков над всей территорией одна.

Исключением из правил являются места, где влажность у земли переменная: берега рек, озер… Также воздух, поднимающийся над горами или возвышенностями может дать большую базу, чем над низинами, потому что он начинает подъем с большей высоты, примерно, с такой же температурой. Но это справедливо только для крупных рельефных образований (большие горные массивы, обширные возвышенности), этого не происходит над мелкими холмами и горками из-за перемешивания воздуха. Иногда мелкие пушистые облачка образуются под общим уровнем основной массы облаков. Это обычно происходит, если поднимаются пузыри воздуха большей влажности. В дождливую погоду аналогичное явление наблюдается по причине испарения дождя, а точка насыщения находится ниже из-за более низкой температуры. Это можно иногда увидеть с земли в подходящую погоду (холодный мелкий дождь). Протяженность одной базы облаков зависит от размера территории, над которой формируется воздушная масса с одинаковыми параметрами. Различные типы облаков, расположенные в различных слоях, говорят о том, что они образовались в различных горизонтальных слоях воздуха или при различных процессах.

В то время как база облаков стремится к постоянству, вершины их очень различаются по высоте. Это потому что ничего не ограничивает высоту восходящих потоков в облаках. Они могут входить в некоторое облако и нести влажный воздух намного выше, чем в соседних. Даже обширные слои облаков часто имеют большое различие в высоте вершин, особенно, если воздух нестабилен (см. рис. 21).

Рис. 21. Вершины облаков

ЖИЗНЬ ОБЛАКОВ

Размеры капелек, образующих облака, около 0,001 см в насыщенном воздухе, это уже видимая масса. Когда идет процесс конденсации, они увеличиваются до своих максимальных размеров — около 0,025 см. Даже имея такие сравнительно крупные размеры, капельки так легки, что могут оставаться в облаках, не падая вниз.

Однако существует несколько факторов, определяющих жизнь облаков. Для начала, облака формируются изолированными восходящими потоками (термиками), имеющими тенденцию к перемешиванию с окружающим воздухом. Первоначально воздух в термике перемешивается только вдоль его границы, но вот водяные пары начинают конденсироваться, образуя облако, происходит выделение скрытого тепла и более интенсивное перемешивание с окружающим воздухом, как показано на рисунке 22.

Рис. 22. Перемешивание с воздухом

Одно изолированное кучевое облако обычно живет только 0,5 часа от момента появления первых признаков конденсации до распада его в аморфную массу. В воздухе может находиться большое количество облаков, которые зарождаются, живут и умирают в непрерывном процессе.

Однако, часто облака не распадаются так быстро. Это происходит, когда окружающий воздух на уровне облаков имеет такую же влажностью и идет перемешивание. Фактически, во многих случаях продолжение перемещения термиками влаги наверх приводит к постепенному или быстрому распространению облаков на большую часть или даже на все небо. Эти условия называются сверхразвитием или OD в профессиональном лексиконе летчиков. OD условия повергают в уныние пилотов — парителей, потому что сплошная облачность закрывает солнце, прогрев прекращается, восходящих потоков нет. Продолжающаяся термичность подпитывает облака и может продлить их жизнь сверх отпущенных им 30 минут. Фактически, грозы — это долгоживущие облака, образованные термическими восходящими потоками (глава 11). Они могут жить много часов.

Слоистые облака также имеют тенденцию существовать от нескольких часов до нескольких дней, окружающий воздух в стабильных условиях с ними не перемешивается. Слоистые облака в основном распадаются, когда подъемная сила (фронт или системы с различным давлением) нарастает или спадает.

СТАРЫЕ ОБЛАКА

Старые облака не умирают, они замирают. Это имеет особое значение для пилотов-парителей, которые для полетов выбирают молодые, формирующиеся облака, а не такие обманчивые. В таком случае, актуально уметь отличать их друг от друга.

Затухающие — это сухие облака. В этих сухих процессах первыми распадаются более маленькие формирования. Это может изменить вид облаков. В основном, более старые облака принимают более тусклый, желтоватый оттенок, чем новые. Это очень тонкое, почти неуловимое отличие, но оно позволяет различать облака. Кроме этого старые облака имеют более размытые кромки.

ДОЖДЬ

Дожди могут серьезно испортить наше настроение, особенно если мы авиаторы, но они просто необходимы для жизни, и мы это прекрасно понимаем. Дождь, конечно, идет из облаков. Но не все облака являются источниками дождя. Смысл этого в том, что при конденсации высвобождается скрытое тепло, что приводит к нагреву капелек воды и удерживает их от дальнейшего роста. Это состояние балансирования типично для жизни облаков и, чаще всего, их жизнь заканчивается не дождем.

Для выпадения осадков необходимо два основных условия: длящиеся продолжительное время восходящие потоки воздуха и высокая влажность. Когда оба эти условия присутствуют, начинается образование кристаллов льда, которые растут при замерзании частичек воды и пара, или капелек воды, которые также увеличиваются за счет слияния более мелких частичек воды при хаотическом движении их в облаке. Когда снежинки или капли становятся достаточно большими, то под действием сил гравитации начинается снег либо дождь (стр. 23).

Рис. 23. Процесс образования осадков

Размер капель дождя колеблется от 0,05 см до 0,5 см в диаметре. Капли, которые выросли до больших размеров, падая вниз, обычно измельчаются от трения о воздух. Дождь может очень быстро лишить влаги маленькое облако, потому что для образования одной дождевой капли диаметром 0,3 см требуется около 30 млн частичек воды средним размером около 0,0004 см.