Откуда берутся облака?

Что такое облака?

Облака – скопившиеся в атмосфере мельчайшие капли воды и ледяные кристаллы, являющиеся результатом конденсации водяного пара. Аналогичные образования, прилегающие к земной поверхности, называются туманом.

Облаками покрыта почти половина приземного атмосферного слоя. Окружающая планету облачная масса несет более 100 тонн воды, является существенной частью планетарного водного круговорота. Водяная взвесь перемещается в воздушном пространстве на сотни километров, обеспечивая распределение влаги на Земле.

Облако весит меньше окружающего воздуха, благодаря чему плывет по небу. Скорость перемещения обуславливается активностью ветра.

Белизна атмосферного объекта объясняется тем, что составляющие его структуру водяные капли крупнее окружающих атмосферных частиц. Капля, формой приближаясь к треугольнику, способна разделять проходящий сквозь нее световой луч на основные цвета, объединяющиеся в белый поток. Белый цвет превращается в серый, когда скопление капель уплотняется настолько, что прекращает пропускать световые лучи.

Пять различий между облаком и тучей

Теперь, когда мы ориентируемся в основных понятиях, можно попытаться сравнить облако с тучей. Как и обещали, разложим все по полочкам.

   1. Внешний вид.

Основным и самым очевидным отличием является вид облаков и туч. Облака, за счет своей структуры, светлые и белого цвета, а тучи являются полной их противоположностью.

   2. Способ образования.

Чтобы сформулировать это отличие, стоит для начала узнать о процессе образования туч и облаков. В их возникновении участвует влажный воздух. Он достигает верхних слоев атмосферы, где, благодаря уменьшению давления, начинает охлаждаться. Образовавшаяся за счет этого влага обволакивает мельчайшие частицы пыли — получаются миллионы мельчайших капель, из которых и состоит облако. Но когда же облако становится тучей? Это происходит, когда этих капель становится слишком много. Так что, еще одно отличие облака от тучи – количество содержащейся в нем влаги.

   3. Виды облаков и туч.

Еще одним существенным отличием является то, что из-за особенностей образования тучи не могут быть перистыми.

   4. Способность пропускать свет.

Всем известно, что облака пропускают солнечные лучи, а тучи, в связи с большим количеством содержащихся в них паров, такой способностью не обладают.

   5. Непогода.

Тучи часто несут с собой осадки, в то время как, чтобы обычная облачность обернулась непогодой, нужно намного больше времени.

Таким образом, теперь мы подробно разобрали, чем облако отличается от тучи и с чем эти различия связаны. Удачи в саморазвитии и хорошего дня!

Примеры предложений

1. В период пандемии облачный сервис позволил вести документооборот в дистанционном режиме для всех сотрудников предприятия.
2. В упражнении по русскому языку было задание найти в тексте существительное «облако», выполнить морфологический разбор слова.
3. Преподаватель пояснила, что мы узнаем историю происхождения слова «облако» в этимологическом словаре русского языка.
4. Солнечная погода сменилась ненастьем, по небу двигались свинцовые облака, грозящие затяжными ливнями.
5. Насыщение облаками тегов привели к снижению пользовательской активности на сайтах разработчиков.
6. Облако словосочетаний отражает наиболее частотные употребления в текстах.
7. Самолет поднялся выше облаков, сквозь которые едва просматривалось море, знакомое побережье.
8. Розовые от заката облака стояли низко над горизонтом.

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.

Слоисто-кучевые облака

Образуются и располагаются достаточно низко – до 2 000 м. В их составе по большей части мелкие капельки, которые зимой становятся переохлажденными. «Складываются» в волны и гряды, иногда давая небосводу просвечиваться сквозь небольшие промежутки. Так получается просвечивающий подвид, противоположным которому является – плотный тип слоисто-кучевых облаков. Первый никогда не дает осадки, поэтому и не является предвестником ухудшения погодных условий. Последний располагается на небе в форме плотного серого покрова и, наоборот, чаще всего «работают» совместно с осадочными слоисто-дождевыми.

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.

Облако или облоко – как правильно

Правописание слова «облако» всегда единообразно, с буквой «а» во втором безударном слоге. Убедиться можно посредством обращения к любому орфографическому словарю. Чтобы избежать грамматической ошибки написанием «облоко» в предложении, необходимо знать, что это словарное слово в русском языке, требуется запомнить его правописание.

Облако: проверочное слово

Проверочное слово подобрать к слову «облако» не получится, оно отсутствует в русском языке.

Примеры:

По небу двигалось облако необычной формы, напоминало паровоз с вагончиками.

На горизонте путешественники увидели грозовые облака.

Что такое перистые облака

Среди всех видов облачности самая незаметная это перистые облака всех видов и разновидностей. Однако несмотря на такое незаметное глазу существования, своим наличием на небосклоне эта облачность может порадовать человека различными оптическими явлениями. Потому в данной статье будут рассмотрены именно они.

Перистые облака это воздушные массы, поднявшиеся в верхнюю тропосферу, в которых воздух из-за малой влажности и внезапных очень низких температур остыл так быстро, что образовал не водяные капли, что могут позже объединяться и выпадать осадками, а сразу кристаллы льда. Размер этих кристаллов таков, что на них начинает действовать сила тяжести, придавая приличную скорость падения. По этой причине размер перистых облаков в горизонтальной плоскости может быть не слишком большим, но они иногда бывают высотой в несколько сотен метров. По всем наблюдениям выходит, что перистые облака располагаются на высоте так называемой тропопаузы. Это место в атмосфере, расположенное там, где при повышении высоты температура прекращает падать. По сути дела это промежуточный слой между слоями стратосферы и тропосферы.

Состав облаков

В зависимости от состава делятся на 3 группы:

1. Водяные – полностью состоят из капель воды (выше -10 ℃). При минусовых температурах капли переохлаждаются.
2. Ледяные или кристаллические – полностью состоят из ледяных кристаллов (ниже -15 ℃).
3. Смешанные – смесь ледяных кристаллов и капель воды (от -10 до -15 ℃).

Капли воды и кристаллы называются облачными элементами. Размеры капель существенно колеблются. Их определяют при помощи метода микрофотографирования (создание фото с высоким увеличением).

Кристаллы льда и капли воды

Когда облако только начинает образовываться, диаметр капель в нем варьируется в пределах 5-50 мкм (1 мкм = 0,001 мм). На этапе развития облака капли становятся крупнее – от 50 до 200 мкм в диаметре. Они начинают понемногу падать, при этом в метеорологии говорят о мелком дожде – измороси. В дальнейшем капли могут преобразовываться в дождевые – диаметром от 500 до 5000 мкм.

Кристаллы имеют разную форму и размер в зависимости от влажности и температуры воздуха. Большинство называются полными и по форме напоминают шестигранную призму. Если высота такого кристалла по сравнению с основанием небольшая – это пластина. Кристаллы противоположной формы – это ледяные столбики. Также встречаются элементы сложной формы, иглообразные.

Таким образом, капли воды отличаются малым размером, но их плотность в составе облака равна нескольким сотням в 1 см³. Кристаллы, наоборот, более крупные, но отличаются меньшей плотностью – до 100 в 10 см³.

Еще одной важной характеристикой является водность – это количество воды, которое содержится в 1м³ облака. Средние показатели водности:

• облака с мелкими каплями – до 1 г/м³;
• кучевые – 2 г/м³;
• кучево-дождевые – 4-5 г/м³;
• кристаллические – до 0,02 г/м³;
• смешанные – 0,2-0,3 г/м³.

Нефология, или наука об облаках

Рэйчел Сторер, доктор нефологии и любительница облаков

«Само название нефология произошло от греческого nephos, что в переводе означает «облако». Эта наука помогает улучшить прогнозы погоды, отслеживать и предсказывать движение ураганов, она нужна даже для экологии: мы прогнозируем, как глобальное потепление скажется на количестве облаков и уровне солнечной радиации, от которой они защищают. 

Моя специализация — штормы и грозовые облака. Больше всего мне нравится преследовать бурю: это когда ты едешь на машине за грозой, а в идеале — за торнадо. Нужно занять правильную позицию так, чтобы ураган прошел мимо. В это время я должна следить за множеством показателей: определять, сколько воды передвигается по небу во время бури, следить за атмосферными потоками и пытаться понять, как на движение туч влияет окружающая среда. Люди часто не понимают, насколько много математики и физики нужно для метеорологии. Поэтому если вы хотите заняться изучением облаков, стоит подтянуть алгебру и геометрию».

В выпуске доктор Сторер много говорит о разных видах облаков и их различиях. Вот самые интересные примеры с объяснениями того, как они формируются:

Кучевые облака

Это облака в форме сахарной ваты и те самые мультяшные облака из «Симпсонов». Образуются они довольно просто: если воздух с микрокаплями влаги теплее окружающего, он начинает выделять пузырьки (как горячая вода), поэтому у кучевых облаков такая пушистая форма. 

Лентикулярные облака (облака в форме НЛО)

Эти редкие облака чаще всего можно увидеть рядом с горными вершинами. Они образуются на гребнях воздушных волн, когда те поднимаются вверх (например, чтобы обойти гору) и опускаются вниз. Лентикулярные облака имеют тарелкообразную форму и не двигаются от порывов ветра, поэтому их часто путают с НЛО.

Слоистые облака

Это те облака, которые можно увидеть в пасмурную погоду. Они формируются довольно медленно и для их образования нужна однородная влажная поверхность — например, океан или почва после дождя. Испарения постепенно поднимаются в воздух и формируют низкие слоистые облака.

Облако-наковальня

Как объясняет доктор Сторер, дождевое облако не может подниматься вверх до бесконечности — рано или поздно оно «ударяется» о границу тропосферы (это нижняя часть атмосферы, в которой находятся облака) и не может двигаться дальше. Тогда оно растекается вширь и становится приплюснутым сверху. За внешнее сходство такие облака называют наковальнями. 

Огненные облака (пирокумулюс)

Их можно увидеть при извержении вулкана или лесном пожаре. Жар и высокая температура от земли провоцируют испарение, теплый влажный воздух поднимается вверх и образует облако. На его место приходит холодный воздух, нагревается, поднимается и делает облако больше. Так продолжается до тех пор, пока земля не остынет.

Облака с дырками

Вот как это объясняет Рэйчел Сторер: «Между 0°C и -40°C вода в воздухе может существовать во всех трех состояниях. Для образования воды и льда есть определенные температуры, но по факту в промежуточных атмосферных условиях намного легче формируется лед, а вода становится паром. Так вот, если в облаке происходит что-то, что нарушает его покой, например, пролетает самолет, это дает толчок к образованию льда. Ну а так как лед тяжелый, он падает на землю, а на его месте остается дыра».

Вымеобразные облака

Вымеобразные облака обычно образуются внизу грозовой наковальни. Под весом тучи воздух стекает вниз и образует карманы, которые заполняет просевшее облако. Доктор Сторер признается, что это ее любимый вид облаков.

Почему облака бывают разного вида

Облака – одно из самых примечательных природных явлений и основной показатель изменения погоды. Наблюдения за ними и изучения идут от начала веков человека. Первый научный труд в этой области был опубликован в 1803 году. Автор «Эссе о видоизменениях облаков» Люк Говард положил начало классифицированию облачных образований, будучи всего лишь метеорологом-любителем. Впоследствии научная общественность «подхватила» эту работу и модифицировала.

Актуальный Международный атлас облаков насчитывает 10 родов облаков, которые в свою очередь делятся еще на несколько видов. Основное отличие их друг от друга заключается в конкретном месте образования в атмосфере и соответствующей визуальной форме.

Одно из главных делений зависит от того, на какой высоте образуется и располагается облако. При такой типологии выделяют: верхний ярус – порядка 5 000 м, средний ярус – в районе 2 000 – 7 000 м и нижний ярус – до 2 000 м.

Остальные признаки облаков исторически получили латинские наименования, данные им в зависимости от общего характера облака. Таких обозначают четыре:

• Слоистые, плоские, гладкие (stratus);
• Кучевые, пышные (cumulus);
• Перистые, тонкие (cirrus);
• Дождевые (Nimbus).

Все эти вариации в природе «комбинируются» между собой, находясь на разных уровнях атмосферного слоя. В общей сложности таких вариаций может насчитываться не менее 100.

В Атласе облаков также указаны несколько обособленных родов. Одним из таких являются валовые облака – Volutus и искусственно произведенные как последствие антропогенной деятельности – Homogenitus. К последним, например, относят след, который оставляют самолеты в результаты выхлопов двигателя. 

Как образовываются слоистые облака

Образование слоистых облаков не представляет собой ничего необычного. Как обычно, это результат контактирования тёплого воздуха с холодным. Тёплый влажный воздух поднимается от земли и на определённой высоте, которая каждый раз меняется, начинает проходить мимо холодных воздушных масс. И из-за этого на границе высокой и низкой температуры начинают конденсироваться капельки воды.

Чаще всего этот тип облаков можно наблюдать в весенний и осенний период, когда из-за резких суточных перепадов температур в атмосфере могут чаще встречаться области как тёплых воздушных масс, так и холодных воздушных масс.

Что такое облака

На самом деле, не так уж и просто дать объяснение. Потому что состоят они из обыкновенных капелек воды, которые с поверхности Земли поднял вверх тёплый воздух. Самое большое количество водяных паров образуется над океанами (за один год вода здесь испаряется не менее 400 тыс. км. куб.), на суше – в четыре раза меньше.

А так как в верхних слоях атмосферы значительно холоднее, чем внизу, воздух там довольно быстро остывает, пар конденсируется, образуя малюсенькие частички из воды и льда, вследствие чего появляются белые облака. Вполне можно утверждать, что каждое облако является своеобразным генератором влаги, через который проходит вода.

Вода в облаке находится в газообразном, жидком и твердом состоянии. Вода в облаке и наличие в них ледяных частичек, влияют на внешний вид облаков, его формирование, а также на характер осадков. Именно от типа облака и зависит вода в облаке, например, у ливневых облаков наблюдается наибольшее количество воды, а у слоисто-дождевых этот показатель в 3 раза меньше. Вода в облаке характеризуется также тем количеством, которое запасено в них — водозапас облака (вода или лед, который содержится в столбе облака).

Но всё не так просто, поскольку для того, чтобы образовалось облако, капельки нуждаются в конденсационных зёрнах – мельчайших частицах пыли, дыма или соли (если речь идёт о море), к которым они должны прилипнуть и вокруг которых должны образоваться. Это значит, что даже если состав воздуха будет полностью перенасыщенный водяным паром, без пыли он не сможет превратится в облако.

Какую именно форму примут капли (вода), прежде всего зависит от температурных показателей в верхних слоях атмосферы:

• если температура воздуха атмосферы превышает -10°С, белые облака будут состоять из водяных капель;
• если температурные показатели атмосферы станут колебаться между -10°С и -15°С, то состав облаков будет смешанным (капельные + кристаллические);
• если температура в атмосфере ниже -15°С, белые облака будут содержать в себе ледяные кристаллики.

После соответствующих преобразований получится, что в 1 см3 облака содержится около 200 капель, при этом их радиус будет составлять от 1 до 50 мкм (средние показатели – от 1 до 10 мкм).

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.

Перисто-слоистые облака

Такие облака визуально представляют собой сплошную бело-голубую пелену. В составе – все те же мелкие кристаллы льда. Наличие перисто-слоистых облаков в небе дают так называемый эффект гало – окружное свечение Солнца или Луны. Это происходит из-за определенного преломления и отражения света, исходящего от небесных светил. Перисто-слоистые облака не могут существовать самостоятельно: они обязательно появляются вместе с перистыми или становятся их последствиями. 

Наличие таких облаков на небосклоне предполагает ухудшение погодных условий в обозримом будущем или же является следствием прошедших осадков. Производимые же самими перисто-слоистыми облаками осадки земли не достигают, оставаясь в атмосфере. 

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.

В итоге

Облака позволяют экономить на обслуживании и модернизации локальной инфраструктуры, снижают нагрузку на ИТ-отдел. С помощью облаков можно быстрее и проще тестировать и выводить IT-продукты на рынок. У облаков есть общие и индивидуальные преимущества. Ниже мы привели сводную таблицу преимуществ трёх видов облаков.

Вид облака	Преимущества
Частное облако	Безопасность — данные хранятся в защищенном сегменте, а доступ к инфраструктуре регулируется системой прав и ролей пользователей; Кастомизация — некоторые элементы облачной инфраструктуры могут быть изменены в зависимости от бизнес-задач; Изолированность инфраструктуры — частное облако использует изолированные ресурсы, доступные только владельцу облака; Конфигурируемость системы — в любой момент облачная инфраструктура может быть изменена по усмотрению владельца.
Публичное облако	Быстрый выпуск продукта — простые и удобные инструменты и сервисы облака сокращают время на выпуск продукта на рынок; Разгрузка внутреннего ИТ-отдела — техподдержка облачного провайдера разгружает клиентские ИТ-отделы; Автоматизация — многие инструменты и сервисы публичного облака имеют API для удаленного управления через специализированные программы, такие как Ansible, Terraform, Jenkins и другие; Резервирование мощностей — в случае нехватки мощностей при пиковых нагрузках вы можете их быстро получить из публичного облака.
Гибридное облако	Удобная тестовая среда – выгрузка и тестирование новых сервисов под нагрузкой происходит без нагрузки на локальную инфраструктуру; Оптимальное распределение ресурсов — нагрузка распределяется между публичным и частным облаком, за счёт этого снижаются риски выхода из строя инфраструктуры; Удобное администрирование — гибридное облако выступает в роли единой точки входа для администрирования частного и публичного облака; Гибкость структуры — объединение преимуществ обоих типов облаков позволяет увеличить мобильность и скорость реагирования на запросы бизнеса; CI/CD — новые сервисы, изначально протестированные в публичном облаке, в дальнейшем можно перенести в частное облако; Репликация данных — сохранение доступа к данным (за счёт частного облака) даже в случае неполадок у облачного провайдера.

Выбор конкретного вида облака зависит от бизнес-задач. Если вам сложно определиться с выбором — обратитесь за бесплатной консультацией к нашим менеджерам. Они дополнительно проконсультируют вас, ответят на ваши вопросы и помогут подобрать оптимальное решение.