Кучевые облака

Что такое кучевые облака

 

 

При взгляде на небо может показаться, что там нет ничего интересного. Облака и облака. Однако есть целых шесть разных разновидностей облаков. И один из этих сортов, а именно кучевые облака, будет рассмотрен в данной статье.

 

Эти облака отличаются большой непрозрачностью и яркой белой окраской. Обычно развиваются в направлении снизу вверх. Их появление является результатом развития конвекции в тропосфере, в частности внизу тропосферы и немного в серединных её частях.

 

 

Как образовываются кучевые облака

 

 

Появление кучевых облаков как правило происходит в тыловой части циклона, хотя бывают некоторые исключения — иногда это происходит в тёплом воздухе циклонных воздушных масс, а также в воздушных массах летних жарких антициклонов. Однако в случае антициклонных воздушных масс это не может случиться в центральных частях, только на периферии.

Кучевые облака никогда не появляются в холодные зимние, осенние и весенние периоды. Для умеренных и высоких широт время появления кучевых облаков — от окончания весны до начала лета. В тёплых тропических широтах этот тип облаков можно наблюдать круглый год. Стандартное время появления кучевых облаков — обеденные часы, а ближе к вечеру они уже начинают истаивать. Однако если рассматривать небесные пространства над морем, то там кучевые облака можно увидеть и в ночное время.

 

 

Образование кучевых облаков связано с поднятием нагретого воздуха. У нагретой земной поверхности воздух нагревается, далее в дело вступает атмосферная конвекция, и тёплый воздух поднимается наверх. В процессе конвекции, с набором высоты, поднимающийся воздух начинает терять тепло и остывать. Это, в свою очередь, приводит к повышению относительной влажности. При достижении определённой высоты, показатель относительной влажности достигает ста процентов. Тогда в воздушных массах начинается процесс, называющийся влажно-адиабатическим. Когда влага перестаёт терять тепло, и её состояние уравновешивается. Тогда же можно наблюдать положительную обратную связь — когда влажность начинает превышать сто процентов, водяной пар превращается в конденсат и выделяет тепло. Находящийся вокруг воздух нагревается этим теплом, и конвекция продолжается, в результате чего и появляются кучевые облака.

 

 

Полная высота облака, измеряемая от основания до вершины, может быть разной. Этот параметр связан с температурным профилем атмосферы и наличием или отсутствием аномального характера изменения любого параметра в атмосфере при увеличении высоты — инверсии. В данном случае — нет ли каких либо необычных перепадов температуры при изменении высоты. В процессе конвекции от земли отдаляется не только тёплый, гретый земным теплом воздух, но и окружающие воздушные массы. Их подхватывает восходящим потоком, с которым они смешиваются, и таким образом окончательный объём движущихся наверх воздушных масс увеличивается.

 

 

Как выглядят кучевые облака

 

 

Кучевые облака можно узнать по их чисто-белому цвету и большому «росту» и объёмности. Нижний плоский край кучевых облаков как правило пролегает на четырёхстах до полутора тысяч метров над уровнем моря. Эта цифра может отличаться и связано это с уровнем влажности приземного воздуха. Чем меньше в воздухе влаги, тем выше располагается нижняя граница кучевых облаков. Над степями и пустынями все виды кучевых облаков могут появляться на высоте двух-трёх километров, а иногда и четырёх — четырёх с половиной километров. Самый нижний край кучевых облаков плоский, будто облака лежат на плоском стекле.

 

 

А причина этого в разнице давлений воздуха и расположении в пространстве точке росы. То есть положение нижнего края границы кучевых облаков определяет показатель точки росы. Объясняется это всё следующим образом: при увеличении высоты давление воздуха уменьшается, и точка росы является границей, выше которой вода находится в парообразном состоянии, а ниже которой — происходит процесс конденсации и вода переходит в жидкое состояние и превращается в дождь.

 

 

Из чего состоят кучевые облака

 

 

Хотя кажется будто воздушный объём кучевых облаков однороден, на самом деле это далеко не так. В зависимости от расположения относительно нижней границы кучевого облака меняется и показатель плотности жидкой воды. Самая большая концентрация жидкой воды находится в середине облака, если смотреть по высоте. Самая большая концентрация жидкой воды на килограмм воздуха не может превышать один грамм с четвертью. От середины облака вниз, в направлении нижнего плоского края облака, вверх — при приближении к верхнему краю кучевого облака, концентрация жидкой воды на килограмм воздуха плавно уменьшается, пока в месте окончания облачной массы не достигнет нулевой отметки.

 

 

Признаки кучевых облаков

 

 

Кучевые облака можно узнать по выраженному вертикальной направленной форме, большой плотности и чисто-белому цвету. У них сероватое или синеватое основание и белые куполообразные или кучевообразные вершины. Им характерны резки, чёткие очертания, которые однако могут страдать от порывистого ветра, разрывающего сформированные края. Кучевые облака бывают на небосклоне по одиночке или соединяться в скопления, располагаясь грядами и цепочками. Характерно, что основания расположенных в обозримой видимости кучевых облаков всегда будут располагаться на одном уровне над уровнем моря. При масштабном образовании кучевых облаков, они могут закрыть собой всё небо.

 

Толщина центральной части кучевых облаков на столько велика, что в дневное время она может полностью заслонить солнце, а ночью — луну. По краям же, где плотность гораздо меньше, в свете солнечного или лунного света могут образовываться «венцы». Из чисто кучевых облаков редко выпадают осадки. Иногда это могут быть всего лишь отдельные капли воды, которых так мало, что за время их падения кучевое облако уносит ветром, и человеку может показаться, что это «дождь с чистого или ясного неба». В условиях тропических широт кучевые облака изредка могут принести ливневые дожди.

 

 

Высота расположения кучевых облаков. Ярус кучевых облаков

 

 

Есть такое понятие «облачные улицы». Это линии из кучевых облаков, которые могут простираться больше чем на четыреста восемьдесят километров. Площадь облачных улиц может быть огромной, а сами улицы бывают двух типов: прерывистые и непрерывные. Их появления чаще всего связано с системами высокого давления, к примеру, холодным фронтом. Когда в некоторых местах ветер внезапно усиливается, это так называемый сдвиг ветра, вследствие чего в атмосфере происходит горизонтальная циркуляция воздуха, что служит причиной образования длинных трубчатых облачных улиц.

 

 

Количество влаги в тепловом потоке напрямую влияет на высоту расположения образовавшегося кучевого облака. Чем выше влажность воздуха, тем ниже будет располагаться нижняя граница кучевого облака. Над территориями с умеренным климатом нижняя граница кучевых облаков, как правило, располагается не выше пятисот пятидесяти метров над уровнем моря, а верхняя граница может достигать высоты в две тысячи четыреста метров. В свою очередь в засушливом климате и над горами нижняя граница кучевых облаков бывает располагается не ниже шести тысяч ста метров.

 

 

Структура кучевых облаков

 

 

В воздушных объёмах кучевых облаков могут попадаться кристаллы льда, капли жидкости, капли переохлаждённой жидкости или смесь уже перечисленных состояний воды. Конденсация жидкости является причиной появления капель жидкости, которые позже могут сливаться вместе, таким образом образуя капли более крупных размеров. В условиях климата умеренной зоны замеры, проведённые с кучевыми облаками, показали, что нижние границы кучевых облаков располагались на уровнях от пятисот до полутора тысяч метров над уровнем моря.

 

Температура воздушных масс в облаке стандартно превышала двадцать пять градусов, в кубическом сантиметре воздушной массы насчитывалось от двадцати трёх до тысячи трёхсот капель. Данные расчёты относятся к изолированным, ещё растущим кучевым облакам, которые ещё не доросли до стадии осадков. Капли, находящиеся в облаке отличаются маленьким размером, диаметр не превышал пяти микрометров.

 

Предположительно, в воздушных массах этих кучевых облаков могли присутствовать и капли гораздо меньшего размера, но низкая чувствительность измерений не позволила подтвердить или опровергнуть это предположение. В нижней части облаков встречаются самые мелкие капли, а при увеличении высоты увеличивается и размер капель. В верхней части облака встречаются самые крупные капли, диаметр которых достигает двадцати — тридцати микрометров. Распределение размеров капель облака достаточно интересно — в воздушных массах много крупных и выражено мелких капель, однако промежуточные размеры встречаются редко.

 

 

Ещё интересно то, что чем больше размер капель в определённой зоне, тем меньше количество этих капель на единицу объёма воздуха.

Иногда встречаются такие аномалии, когда в некоторых частях облака капель нет вообще. Это такие своеобразные «дыры». Причин данного явления две: ветер, разорвавший облако в этом месте, поглотил этот воздух вместе с каплями или вода испарилась в сильных потоках воздуха, идущего вниз.

 

 

Виды кучевых облаков

 

 

Всего бывает четыре разновидности кучевых облаков.

• Плоские.

Этот тип кучевых облаков имеет совсем не впечатляющую высоту в вертикальном направлении. Их толщина обычно колеблется между ста метрами и одним километром. Верхняя часть кучевого облака плоского типа как правило отмечается на высоте предела восхождения воздуха. А выглядят они как куски ваты, плоские лепёшки или не поднявшиеся торты. Этот тип облаков появляется рано утром, ближе к полудню достигают пика своего развития, а к вечеру уже рассеиваются. Их ещё называют показателями благоприятных погодных условий, потому что при их наличии на небе почти никогда не бывает осадков или ветра.

• Средние.

Этот тип гораздо лучше развивается в вертикальном направлении, могут достигать одного — двух километров в высоту. Внешний вид их чем-то напоминает куб.

• Мощные.

Этот тип сильно развивается в вертикальном направлении. Его высота может превышать два километра в высоту. По виду они похожи на башни, верхнюю часть которых можно сравнить с клубящимся куполом, своеобразной копией цветной капусты. Мощные кучевые облака при подходящих условиях могут превратиться в кучево-дождевые облака, приносящие грозу.

• Разорванные.

Этому типу характерна рваная структура и множество неровных краёв. Появляются рваные кучевые облака под уровнем дождевых облаков благодаря влажному воздуху.

 

Осадки кучевых облаков

 

 

В кучевых облаках появление дождя — это два непрерывных процесса, которые являются одним целым. Начало первого процесса связано с образованием крупных капель из более мелких. Когда появились крупные капли, этот процесс и начинается. Лауреат Нобелевской премии по химии 1932 года, Ирвинг Ленгмюр, обнаружил, поверхностное натяжение в каплях воды отличается от поверхностного натяжения воды больших объёмов. В случае капли давление на каплю, производимое поверхностным натяжением, немного больше стандартного — давление водяного пара увеличено.

 

 

Факт повышенного давления вызывает испарение капель, а появившийся в этом процессе пар конденсируется на более крупных каплях, которые не успевают испариться так же быстро, как и маленькие. Первый процесс длится до того момента, когда растущие крупные капли достигают размера в двадцать-тридцать микрометров.

 

В этот момент начинается второй процесс. Этот процесс называется аккреция. По сути дела, это приращение массы небесного тела благодаря гравитационному притяжению материи, находящейся вокруг тела. В этой фазе часть капель падает вниз, а часть сталкивается между собой, превращаясь в более крупные.

 

 

Кучевые облака и погода

 

 

Разные типы кучевых облаков обозначают разные погодные условия. При появлении плоских кучевых облаков обычно устанавливается хорошая погода без осадков.
При наличии средних кучевых облаков погодные условия могут меняться. По причине более выраженного вертикального развития, нежели у плоских кучевых облаков, средние кучевые облака могут развиться в мощные кучевые облака, которые потом могут стать кучево-дождевыми. Что принесёт обильные осадки, молнии, сильные порывы ветра, град, вплоть до образования торнадо.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Яндекс.Метрика