Mākoņi ir ūdens tvaiku kondensācijas rezultāts. Viņiem ir liela nozīme mitruma pārdales procesos uz Zemes.
Mākoņu sastāvs
Atkarībā no sastāva tiek sadalīti 3 grupās:
- Ūdens - pilnībā sastāv no ūdens pilieniem (virs -10 ℃). Zem nulles temperatūrā pilieni tiek pārdzesēti.
- Ledus vai kristālisks - pilnībā sastāv no ledus kristāliem (zem -15 ℃).
- Jaukts - ledus kristālu un ūdens pilienu (no -10 līdz -15 ℃) maisījums.
Ūdens pilienus un kristālus sauc par mākoņu elementiem. Pilienu lielums ievērojami atšķiras. Tos nosaka, izmantojot mikrofotogrāfijas metodi (izveidojot fotoattēlus ar lielu palielinājumu).
Kad mākonis tikai sāk veidoties, tajā esošo pilienu diametrs svārstās no 5–50 mikroniem (1 mikrons = 0,001 mm). Mākoņu attīstības posmā pilieni kļūst lielāki - no 50 līdz 200 mikroniem diametrā. Viņi sāk samazināties pamazām, savukārt meteoroloģijā viņi runā par smalku lietu - līst. Nākotnē pilienus var pārveidot par lietus lāsēm ar diametru no 500 līdz 5000 mikroniem.
Interesants fakts: mākoņi šķiet gaiši un “gaisīgi”, taču patiesībā liela mākoņa svars ir aptuveni 1 tonna.
Kristāliem ir dažādas formas un izmēri atkarībā no mitruma un gaisa temperatūras. Lielāko daļu sauc par pilnīgu un pēc formas atgādina sešstūrainu prizmu. Ja šāda kristāla augstums ir mazs salīdzinājumā ar pamatni, šī ir plāksne. Pretī esošie kristāli ir ledus kolonnas. Atrasti arī adatas formas sarežģītas formas elementi.
Tādējādi ūdens pilienu izmērs ir mazs, bet to blīvums mākoņa sastāvā ir vairāki simti 1 cm³. Kristāli, gluži pretēji, ir lielāki, bet tie ir mazāk blīvi - līdz 100 uz 10 cm³.
Vēl viena svarīga īpašība ir ūdens saturs - tas ir ūdens daudzums, kas atrodas 1m³ mākoņu. Vidējais ūdens saturs:
- mākoņi ar maziem pilieniem - līdz 1 g / m³;
- gubu mākoņi - 2 g / m³;
- cumulonimbus - 4-5 g / m³;
- kristālisks - līdz 0,02 g / m³;
- sajaukts - 0,2-0,3 g / m³.
Kā veidojas mākoņi?
Mākoņu veidošanās ir sarežģīts process, kura visi posmi ir cieši saistīti. Mākoņi var veidoties jebkurā platumā.
Mākoņu veidošanās
Mākonis rodas sakarā ar ūdens tvaiku pāreju šķidrā vai cietā stāvoklī - kondensāciju. Tas notiek divu iemeslu dēļ: temperatūras pazemināšanās un absolūtā mitruma palielināšanās. Visbiežāk abi faktori ir vienlaicīgi.
Temperatūras pazemināšanās ir izskaidrojama ar gaisa masu palielināšanos, kā arī ar to horizontālo kustību (advekciju). Tādējādi silts gaiss atrodas virs zemes aukstās virsmas. Gaisa masas palielinās vairāku iemeslu dēļ:
- konvekcija;
- topogrāfija;
- cikloni;
- atmosfēras fronšu veidošanās.
Kad zemes virsmu intensīvi silda saules gaisma, siltums tiek pārnests gaisā. Notiek konvekcija - karstais gaiss ātri paceļas un sāk atdzist augstumā. Tas satur ūdens tvaikus. Pastāv rasas punkta jēdziens - tā ir temperatūra, kurā ūdens tvaiki sasniedz piesātinājuma punktu un sāk kondensēties.
Augstums, no kura sākas tvaika pārvēršana par rasas pilieniem, ir veidojošā mākoņa apakšējā robeža vai kondensācijas līmenis. Tajā pašā laikā sakarsēts gaiss turpina plūst no zemes virsmas. Tas šķērso apakšējo robežu, un kondensāts notiek augstākā līmenī. Tātad mākonis kļūst lielāks augstumā. Tās augšējā robeža parasti tiek izteikta neskaidri, to sauc par brīvas konvekcijas līmeni.
Interesants fakts: dažreiz gaisa straumju ceļā parādās paaugstinājumi. Viņu pārvarēšanas laikā gaisa masas paceļas augšup.Šādi mākoņi ir orogrāfiskas izcelsmes. To augstumu nosaka šķēršļa augstums.
Ciklons ir gaisa masa atmosfēras virpuļa formā. Gaisa masas griežas virzienā uz ciklona vertikālās ass centru. Sakarā ar to notiek spiediena pazemināšanās - gaisa plūsmas intensīvi paceļas augšup. Viņi var sasniegt troposfēras augšējās robežas un veidot lielu skaitu slāņainu, lietus, gubu mākoņu un to šķirņu. Šādi mākoņi vienmēr nes nokrišņus.
Atmosfēras fronšu ietekme uz mākoņiem
Atmosfēras fronte veidojas siltā un aukstā gaisa masu saplūšanas rezultātā. Šajā gadījumā mākoņi var parādīties gan virs siltas, gan aukstas frontes. Pārmērīgi siltu mākoņu veidošanās notiek intensīvāk.
Gaisa masu sadursmes laikā siltas straumes virzās augšup - pa maigu aukstu straumju atkāpšanās līniju vai gar frontālās virsmas virsmu. Gaisam pārvietojoties gandrīz horizontāli (ar nelielu augšupvērstu novirzi), veidojas augšupejoša slīdēšanas mākoņi. Šādi mākoņi izceļas ar mazu augstumu un ievērojamu garumu horizontālā virzienā - līdz simtiem kilometru.
Gumijveida mākoņi veidojas virs aukstas atmosfēras frontes. Kad siltā gaisa masa slīd uz augšu, aukstums pārvietojas tieši zem tām.
Kā mākoņi planē debesīs?
Mākoņi ir gaišāki par gaisu. Tie atrodas dažādos augstumos. Mākoņi pārvietojas pa debesīm gaisa masu, vēja plūsmu kustības dēļ.
Interesants fakts: Mākoņu pārvietošanās pretējos virzienos ir pārsteidzoša, bet saprotama parādība. Tas ir saistīts ar faktu, ka mākoņi nav nepārtraukti un pārvietojas kopā ar gaisa straumēm. Tajā pašā laikā vēja virziens un ātrums mainās atkarībā no augstuma.
Kur ir mākoņi?
Katrai mākoņu grupai ir noteikta atrašanās vietas zona, kas ir atkarīga no gada laika. Tātad pavasarī un vasarā (mērenos platuma grādos) ūdens mākoņi aizņem troposfēras apakšējo daļu (atmosfēras apakšējā daļa, kuras augšējā robeža atrodas 6-20 km augstumā). Jaukti mākoņi aizņem troposfēras vidējo slāni, bet kristāliskie mākoņi aizņem augšējo. Sākoties rudens-ziemai, troposfēras lejasdaļā var parādīties ledus mākoņi.
Ir arī mākoņu klasifikācija, saskaņā ar kuru tie tiek sadalīti ģimenēs un ģintīs. Katrai ģimenei ir savs līmenis:
- Vertikālas attīstības (konvekcijas) mākoņi.
- Zemākā pakāpe ir līdz 2 km.
- Vidējā pakāpe ir no 2 līdz 6 km.
- Augšējā pakāpe ir no 6 līdz 13 km.
Mākoņu veidi
Ir 10 galvenās mākoņu ģintis vai veidi, kas atšķiras pēc izskata, formas un citiem parametriem.
Gubu mākoņi
Atšķiras blīvums, spilgti balts nokrāsa. Izstrādāts vertikālā virzienā. Augšējai daļai ir apaļa forma. Tās parasti veido neitrālas vai aukstas gaisa masas. Biezums - 1-2 vai 3-5 km.
Slāņaini mākoņi
Vienveidības dēļ struktūra atgādina miglu, bet aizņem 100-400 m augstumu. Parasti debesis ir pilnībā pārklātas, dažreiz tiek novērotas nepilnības. Vidējais biezums ir desmitiem, simtiem metru.
Stratocumulus mākoņi
Tās izceļas ar pelēku nokrāsu un sastāv galvenokārt no ūdens. Tos var attēlot kā nepārtrauktu masu vai viļņus, ko atdala saules stari. Biezums - 200-800 m.
Altostratus
Ārēji atgādina pelēko plīvuru, dažreiz ar zilganu nokrāsu. Var būt viendabīga vai nedaudz izteikta struktūra. Kompozīcijā dominē kristāli, atdzesēti pilieni.
Altocumulus mākoņi
Raksturīga siltajai sezonai. Var būt balta, pelēka, zila nokrāsa. Tie ir plākšņu formā, plosītos pārslās, starp kurām spīd saules stari. Augstumā tie sniedzas vairākus simtus metru. Dažreiz tie pārvēršas par spēcīgu gubu.
Spindrifta mākoņi
Daudzi cirsto elementi (diegi, šķembas, grēdas), iegareni.Viņiem ir šķiedraina struktūra un iespējama zīdaina spīduma klātbūtne. Tie atrodas lielā augstumā un sastāv no kristāliem.
Dominē lieli kristāli, kas manāmi nokrīt. Tāpēc cirkšņainiem mākoņiem ir raksturīgs ievērojams vertikāls mērogs un nevienmērīgs pavedienu virziens.
Cirrocumulus mākoņi
Viņiem ir sfēriska, iegarena forma, kas atrodami 6 km augstumā. Raksturīga iezīme ir ēnu neesamība. Ir iespējams arī notraipīt malas varavīksnes formā. Veidojas no kristāliem.
Cirrostratus mākoņi
Noformēts balta nokrāsa ar viendabīgu struktūru. Labi caurspīdīgs saulē un mēness gaismā. Var būt miglains vai šķiedrains.
Interesants fakts: Piedaloties cirrostratus mākoņiem, bieži notiek parādība, ko sauc par halo vai halo. Šī ir optiska atmosfēras parādība, kas ir mirdzums ap gaismas avotu. Tas rodas sakarā ar to, ka gaismas stari, kas iet caur mākoni, ir refraktēti ar kristāliem. Halo biežāk izpaužas kā aplis, pusloks, gaismas stabs utt.
Lietus mākoņi
Ciets tumši pelēks slānis. Biezums sasniedz vairākus kilometrus. Nokrišņu periodā tas šķiet viendabīgs. Pārtraukumos kļūst neviendabīgi.
Cumulonimbus mākoņi
Tās izceļas ar blīvumu, vertikālu attīstību, stiprām lietusgāzēm ar pērkonu, krusu. Veidojas no lieliem gubu mākoņiem. Tos var savākt garā rindā - kvadrātu rindā.
Kā debesīs atšķirt gubu, Altocumulus un Cirrocumulus mākoņus?
Gumijas mākonim ir izteikta forma, liels izmērs. Tās biezums parasti atbilst platumam vai pārsniedz to. Altocumulus mākoņi ir mazi un izkaisīti pa debesīm (visbiežāk parādās pavasarī un vasarā). Cirrocumulus mākoņi ir plāni, daudzu līkumu dēļ atgādina vilni vai pulsāciju.
Reti mākoņu veidi
Ja bieži sastopami gubu, cirkšņu un citi mākoņi, tad zemāk aprakstīto šķirņu redzēšanu debesīs var uzskatīt par labu veiksmi.
Rīta Glorija
Zemu atmosfēras viļņi, kas visbiežāk tiek novēroti Austrālijas ziemeļu daļā (Carpentaria Bay). Eksperti joprojām nevar noteikt precīzu šādu mākoņu veidošanās iemeslu. Tās stiepjas simtiem kilometru garumā un atrodas 100-200 m augstumā.
Negaisa apkakle
Vēl viens nosaukums ir bruto mākonis. Tas ir arī parastais nosaukums dažām gubu mākoņu šķirnēm, kas pēc formas atgādina garu vārpstu. Bieži vien virs atmosfēras frontes robežas no 100 līdz 2000 m veidojas negaisa apkakle, kas netālu no zemes virsmas nes baržas, dušas, pērkona negaisu un spiediena pazeminājumus. Rīta glorija tiek uzskatīta par visretāko pērkona negaisu dažādību.
Fallstreak efekts
Kad Altocumulus vai Cirrocumulus mākoņu nepārtrauktā slānī parādās sprauga, tas ir Fallstreak efekts. Ledus kristālu krišanas rezultātā parādās lieli caurumi. Tie veidojas lidojošās lidmašīnas augšējos līmeņos vai pat izplūdes gāzēs.
Ievērojot vairākus apstākļus (gaisa temperatūra, mitrums, pārdzesēti ūdens pilieni), kristāli kritiena laikā absorbē ūdeni un palielinās to lielums. Mākonī ūdens iztvaiko un izveidojas sprauga.
Lentikulāri mākoņi
Lentikulāri (lentikulāri) mākoņi nepārvietojas pa debesīm neatkarīgi no vēja stipruma. Tie rodas starp diviem gaisa slāņiem vai uz gaisa viļņu robežas. Stabilitāte ir saistīta ar faktu, ka kondensācijas un iztvaikošanas procesi nepārtraukti notiek viļņu plūsmās. Bieži atrodas kalnu grēdu tuvumā 2-15 km augstumā.
Mākoņi no Calvin Helmholtz
Tie atgādina jūras viļņus un veidojas, kad divi gaisa slāņi pārvietojas ar dažādu ātrumu. Šajā gadījumā augšējais slānis pārvietojas ātrāk, apakšējais - lēnāk.Biežāk sastopams stiprā vēja un mainīga gaisa blīvuma apstākļos.
Sēņu mākonis
Sēņu formas mākonis veidojas ne tikai kodolieroču vai kodolieroču sprādzienu rezultātā. Pēc tam tas var veidoties parastajā sprādzienā, ar nosacījumu, ka nav atšķirīgu traucējumu (piemēram, vēja). Tas ietver arī sprādzienus, ko izraisījis meteorīta krišana, vulkāna izvirdums.
Sudrabaini mākoņi
Šai retajai parādībai ir vairāki nosaukumi. Starp tiem ir nakts kvēlojoši mākoņi. Fakts ir tāds, ka tos var uzskatīt tikai dziļas krēslas apstākļos vai Saules aptumsuma laikā. Šie mākoņi atrodas diezgan augstu - vidēji 82 km augstumā. Viņu pētījums tika veikts ne tikai no Zemes, bet arī ar raķešu zondu palīdzību.
Interesants fakts: lielu ieguldījumu sudrabainu mākoņu izpētē sniedza krievu astronoms - Vitolds Ceraskis. Ir pierādīts, ka šī parādība ir raksturīga ne tikai Zemei, bet arī citām planētām, piemēram, Marsam. 2007. gadā tika palaists NASA AIM satelīts, kura viens no uzdevumiem ir sudrabainu mākoņu izpēte.
Mākoņi medūzas
Mākoņi ieguva šo nosaukumu, pateicoties formas līdzībai ar medūzām. Tie veidojas vietās, kur saduras mitrs (no Golfa straumes) un sausais (atmosfēras) gaiss. Apakšējā daļa, kas atgādina taustekļus, veidojas pilēšanas, bet uzreiz iztvaikojošu pilienu dēļ.
Mākoņaini mākoņi
Mākoņi ar raksturīgu marsupial struktūru. Katras šūnas izmērs ir aptuveni 500 metri. Tie tiek uzskatīti par ļoti reti sastopamiem (atrasti pāris reizes 10 gadus) un veidojas saistībā ar tropiskajiem cikloniem.
Pērļu mākoņu mākoņi
Veidojas aptuveni 20 līdz 30 km augstumā. Ļoti reti, taču īpašās krāsas dēļ tos nevar sajaukt ar citiem mākoņu veidiem. Tie veidojas ziemas-pavasara periodā un ir redzami tikai pirms saullēkta vai pēc saulrieta.
Kāpēc mākoņi ir balti?
Mākoņi ir balti, jo tajos ir daudz mākoņu elementu - pilienu un kristālu. Tie atspoguļo saules starus. Jo mazāks ir šo elementu lielums, jo baltāks izskatās mākonis.
Kāda ir atšķirība starp mākoni un mākoni?
Terminoloģijā trūkst jēdziena "mākonis". Šis ir tas pats mākonis, bet lielāks un tumšākas krāsas. Atšķirībā no baltā mākoņa, mākonis satur lielu daudzumu mitruma, pateicoties lielam ūdens pilienu blīvumam, un tas rada nokrišņus.
Kāpēc mākoņi ir balti un mākoņi pelēki?
Mākoņi iegūst pelēkas un pat melnas krāsas, skatoties no zemes, jo tiem ir raksturīgs augsts blīvums. Viņi met ēnu viens otram un vāji pārraida saules gaismu.
Interesants fakts: ja jūs lidojat tieši virs pelēkā mākoņa, tas izskatās balts - saules stari krīt no augšas.
Kāda ir kondensācijas taka no lidmašīnas?
Kondensāta taka ir cilvēka veidots vai mākslīgs mākonis. Tas rodas atmosfēras mitruma, kas sajaukts ar ūdens tvaikiem, kondensācijas rezultātā no izplūdes gāzēm, kuras izlaiž gaisa kuģa dzinēji. Laika gaitā pēdas pazūd - tā sastāvdaļas iztvaiko.
Kā noteikt laika apstākļus no mākoņiem?
Mākoņi nesniedz pilnīgu informāciju par tuvākajiem laika apstākļiem, taču daži no tiem tomēr var paredzēt noteiktas meteoroloģiskas parādības:
- Gubu mākoņi - parasti labi laika apstākļi bez nokrišņiem.
- Cumulonimbus (blīvāks) - atrodas zemu virs zemes, var novest lietus.
- Cirrus - pakāpeniski nolaižoties zemāk līdz zemes virsmai, nākamajās 12 stundās var liecināt par nokrišņiem.
- Slāņaini - neliela biezuma dēļ reti nes nokrišņus.
Blīvi tumši mākoņi aizkavē nokrišņus. Šajā gadījumā melna krāsa norāda uz stipra vēja neesamību, brūnganaina nozīmē stipra vēja iespējamību, un pelēka krāsa var norādīt uz ilgstošu lietu.
Sedimentācijas procesi
Nokrišņi veidojas galvenokārt troposfērā, jo tur ir visvairāk ūdens tvaiku.Kondensācijas produktu uzkrāšanās rezultātā zemes virsmas tuvumā veidojas migla.
Nokrišņi veidojas tikai tajos mākoņos, kas sastāv no lielām mākoņu daļiņām (0,1–7 mm). Viņi kļūst smagi, tos nevar turēt mākonī un izkrist nokrišņu veidā. Nokrišņi tiek izgludināti no mākoņiem vai no gaisa nogulsnējas uz virsmas.
Nokrišņi:
- vāks - vienmuļš, garš;
- drizzling - neintensīvs, vienmuļš;
- lietusgāzes raksturo asas svārstības.
Nokrišņi uz virsmas:
- rasa;
- sals;
- ledus (veidojas uz jebkuras virsmas nokrišņu daļiņu sasalšanas dēļ);
- gluds (veidojas tikai uz zemes virsmas).
Neklasificēti nokrišņi:
- ledus adatas;
- Zolācija (reta parādība lielu ūdens burbuļu formā, kas rodas negaisa laikā).
Mākoņu iedarbības metodes
Mūsdienu zinātne ir atklājusi dažus mākoņu ietekmēšanas veidus. Jo īpaši pārdzesētu mākoņu izkliede, migla, ietekme uz mākoņiem, kas nes krusu. Šajā gadījumā mākslīgi tiek mainīta mākoņu mikrostruktūra, kā arī to fāzu stāvoklis.
Piemēram, lai izkaisītu pārdzesētu mākoni, tajā no lidmašīnas tiek ievesti aukstumaģenta reaģenti vai ledus veidojošo vielu joda daļiņas. Šīs vielas veicina liela daudzuma kristālu veidošanos - ūdens pilienu blīvums samazinās un mākonis izkliedējas. Lai ietekmētu miglu, tiek izmantotas līdzīga veida zemes iekārtas.
Mākslīgi nokrišņi ir iespējami arī, piemēram, mežu ugunsgrēku laikā. Lai to izdarītu, izmantojot lidmašīnu, mākonī ievada reaģentus - sudraba jodīdu vai īpašas pirotehniskas kompozīcijas.