З чого складаються хмари

З чого складаються хмари

Сьогодні відомо, що хмари покривають близько 40% поверхні земної кулі і є вмістилищем величезних мас води, при цьому 2/3 всього хмарного покриву існує в області низьких температур. Знання процесів, що ведуть до освіти хмарності і, як наслідок, випадання опадів важливі не тільки для метеорологів. Хмарність впливає на радіозв 'язок, радіолокацію, авіацію, гідро- та агротехніку і навіть на космонавтику. Все це призвело до того, що в сорокових роках минулого століття фізика хмар стала самостійною наукою.


Вчені традиційно ділять хмари на теплі і холодні, тобто існуючі при позитивних і при негативних температурах. Теплі хмари подібні туманам і складаються з мікроскопічних крапель води. Що стосується холодних хмар, то, згідно з традиційними уявленнями, вони можуть містити переохолоджені краплі води, крижані кристали або і перше, і друге одночасно, тобто з 'являтися змішаними по фазі.


У теорії, при появі в крапельній хмарі кристалів льоду, миттєво починається процес Бержерона-Фіндайзена, що характеризується переконденсацій або фазовою перегонкою. Простіше кажучи, відбувається конденсація пара в лід. З цього випливає, що двофазна хмара існувати довго не здатна. За лічені хвилини воно переходить у стійкий кристалічний стан. Однак дослідження видатного вченого А.М. Боровикова, показали, що в природних умовах змішані і крапельні холодні хмари зустрічаються частіше і існують набагато довше, ніж це пророкує теорія, або показує лабораторна практика.

В умовах середньої смуги найбільш частими і стійкими є прошаркові хмари. Вони ж дають і найбільшу кількість опадів. Сучасні дослідження показали, що практично всі холодні хмари є змішаними, тобто містять одночасно і краплі переохолодженої води і крижані кристали.

За структурою вони діляться на 3 базових типи. До першого структурного типу належать холодні хмари, що традиційно вважаються водяними. Дослідження показали, що вони містять крижані кристали, не розрізняються звичайними методами - їх розміри менше 20 мкм. Два інші типи хмар називаються льодовмісними. Один з типів характеризується наявністю відносно великих крижаних кристалів, розміри яких перевищують 200 мкм. Зазвичай це напівпрозорі хмарні структури, розташовані на великій висоті і не завжди помітні з землі. Інший тип криговмісних хмар характеризується наявністю льодинок, розміри яких менше 20 мкм. Це щільні, непрозорі структури, які по виду мало відрізняються від холодних водяних і теплих хмар. Саме вони найчастіше приносять опади у вигляді снігу або дощу, залежно від температури навколоземного повітряного шару. Наявність рідких переохолоджених крапель при температурах нижче -40оС, пояснюється тим, що в реальних хмарних структурах вода змінює свої фізико-хімічні властивості. Летючість води, порівняно зі звичайними умовами, збільшується в 5 разів. Така вода випаровується і конденсується значно швидше звичайної.