Наука

Земная атмосфера - источник поразительных и удивительных явлений. В древние времена атмосферные феномены считали проявлением божьей воли, сегодня кто-то принимает их за инопланетных пришельцев . В наши дни ученые раскрыли многие тайны природы, в том числе и оптических явлений.

В этой статье мы расскажем вам об удивительных природных феноменах, некоторые из них очень красивы, другие - смертельно опасны, но все они являются неотъемлемой частью нашей планеты.

Атмосферные явления

1. Лунная радуга

Лунная радуга, также известная под названием ночная радуга - явление, порожденное Луной. Всегда находится на противоположной стороне неба от Луны. Для появления лунной радуги, небо должно быть темным и дождь должен идти на противоположной от луны стороне (кроме тех радуг, которые вызваны водопадом). Лучше всего такую радугу видно при фазе Луны близкой к полнолунию. Лунная радуга бледнее и тоньше обычной солнечной. Но и явление это более редкое.

2. Кольцо Бишопа

Кольцо Бишопа - коричнево-красный круг вокруг Солнца, возникающий во время и после извержения вулканов. Свет преломляется на вулканических газах и пыли. Небо внутри кольца становится светлым с голубым оттенком. Этот атмосферный феномен был открыт Эдвардом Бишопом в 1883 году, после знаменитого извержения вулкана Кракатау.

3. Гало

Гало - оптический феномен, светящиеся кольцо вокруг источника света, обычно Солнца и Луны. Существуют множество типов гало и вызваны они преимущественно ледяными кристаллами в перистых облаках на высоте 5-10 км в верхних слоях атмосферы. Иногда свет сквозь них преломляется настолько странно, что возникают так называемые ложные солнца, в древности, считавшиеся дурным предзнаменованием.

4. Пояс Венеры

Пояс Венеры - атмосферное оптическое явление. Выглядит как полоса от розового до оранжевого цвета между темным ночным небом внизу и голубым вверху. Появляется перед восходом или после заката и проходит параллельно горизонту в противоположной стороне от Солнца.

5. Серебристые облака

Серебристые облака - это самые высокие облака в атмосфере и редкое природное явление. Образуются они на высоте 70-95 км. Наблюдать серебристые облака можно лишь в летние месяцы. В северном полушарии в июне-июле, в южном полушарии в конце декабря - начале января. Время появление таких облаков - вечерние и предвечерние сумерки.

6. Северное сияние

Северное сияние, полярное сияние (Aurora Borealis) - внезапное появление цветных огней в ночном небе, обычно зеленых. Вызвано взаимодействием заряженных частиц, прилетающих из космоса и вступающих во взаимодействие с атомами и молекулами воздуха в верхних слоях земной атмосферы. Полярное сияние наблюдается преимущественно в высоких широтах обоих полушарий в овальных зонах - поясах, окружающих магнитные пояса Земли.

7. Цветная Луна

Сама по себе Луна не излучает свет. То, что мы видим, является лишь отражением солнечных лучей от ее поверхности. Из-за изменения состава атмосферы, Луна меняет привычный нам цвет на красный, оранжевый, зеленый или голубой. Самый редкий цвет Луны - синий. Обычно он возникает из-за пепла в атмосфере.

8. Облака Мамматус

Облака Мамматус - одна из разновидностей кучевых облаков, имеющих ячеистую структуру. Встречаются редко, преимущественно в тропических широтах, и связаны с образованием тропических циклонов. Мамматусы расположены под основным кластером мощных кучевых облаков. Цвет их обычно серо-голубой, но из-за попадания прямых лучей Солнца или подсветки других облаков могут казаться золотистыми или красноватыми.

9. Огненная радуга

Огненная радуга - один из видов гало, представляющий собой появление горизонтальной радуги, на фоне легких, высоко расположенных облаков. Этот редкий погодный феномен образуется, когда свет, проходя через перистые облака, преломляется через плоские кристаллы льда. Лучи входят через вертикальную боковую стенку шестиугольного кристалла, выходя из нижней горизонтальной стороны. Редкость феномена объясняется тем, что кристаллы льда в облаке должны быть ориентированы горизонтально для преломления солнечных лучей.

10. Алмазная пыль

Алмазная пыль - это твердые осадки в виде мельчайших ледяных кристаллов, парящих в воздухе, образующиеся в морозную погоду. Алмазная пыль обычно образуется при ясном или почти ясном небе и напоминает туман. Однако в отличии от тумана, состоит не из капель воды, а из кристаллов льда и в редких случаях незначительно снижает видимость. Наиболее часто это явление можно наблюдать в Арктике и Антарктике, но может быть в любом месте при температуре воздуха -10, -15.

11. Зодиакальный свет

Зодиакальный свет - слабое свечение неба, видимое в тропиках в любое время года, простирающиеся вдоль эклиптики, т.е. в области Зодиака. Это результат рассеивания солнечного света в скоплениях пыли в области вращения Земли вокруг Солнца. Его можно наблюдать либо вечером над западной частью горизонта, либо под утро над восточной. Оно имеет вид конуса, сужающегося с удалением от горизонта, постепенно теряющего яркость и переходящего в зодиакальную полосу.

12. Солнечные столбы

Иногда во время заката или восхода можно увидеть вертикальную полосу света, тянущуюся от солнца. Солнечные столбы образуются в результате отражения солнечных лучей от плоских кристаллов льда в атмосфере Земли. Обычно столбы образуются благодаря солнцу, однако источником света может стать Луна и искусственные источники освещения.

Опасные природные явления

13. Огненный смерч

Огненный смерч или торнадо - редкое природное явление. Для его образования необходимо несколько крупных пожаров, а также сильный ветер. Далее, эти несколько пожаров объединяются и получается огромный костер. Скорость вращения воздуха внутри торнадо свыше 400 км/ч, а температура доходит до 1000 градусов Цельсия. Главная опасность такого пожара заключается в том, что он не прекратится пока не сожжет все на своём пути.

14. Мираж

Мираж - это природное явление, в результате которого появляются мнимые изображения различных предметов. Происходит это из-за преломления потоков света на границе между резко различными по плотности и температуре слоями воздуха. Миражи делятся на верхние - видимые над объектом, нижние - видимые под объектом, и боковые.

Редко встречающиеся сложное оптическое явление, состоящее из нескольких форм миражей, при котором отдаленные объекты видны многократно и с разнообразными искажениями называется Фата Моргана. Часто жертвами миражей оказываются путники в пустыне Эль-эр-Рави. Перед людьми, в близи, предстают оазисы, до которых в действительности 700 км.

Атмосферные явления – важная составляющая погоды. Почему очень часто изменяется погода? Как классифицируются в современном мире атмосферные явления?

Атмосферные явления это сложные физико-химические процессы, протекающие в нижних слоях тропосферы. Атмосферные явления зависят от энергии Солнца, достигающей поверхности нашей планеты.

Как классифицируются атмосферные явления

Специалисты, ведущие наблюдения за погодой, классифицировали эти явления по пяти большим группам

1. Гидрометеоры,
2. Литометеоры,
3. Электрические явления,
4. Оптические явления,
5. Не классифицированные.

Атмосферные явления — Гидрометеоры

1. Гидрометеоры это множество мелких капелек воды или льда, выпадающих из атмосферы, образующихся на наземных предметах, поднятых ветром в воздух с поверхности Земли.

Выпадающие осадки бывают обложные, моросящие и ливневые.

Обложные осадки можно охарактеризовать, как монотонное выпадение. Длительность непрерывного выпадения может составлять от часа до нескольких суток. Причиной являются слоисто-дождевые и высокослоистые облака при сплошной облачности. Кстати, если температура ниже минус десяти градусов, слабый снег может выпадать при малооблачном небе (дождь, переохлажденный дождь, ледяной дождь, снег, дождь со снегом).

— это конденсат водяного пара, падающий на поверхность в виде капелек воды. В диаметре такие капельки бывают от 0,4 до 6 миллиметров.

Переохлажденный дождь — это обыкновенные капли дождя, но выпадающие при температуре воздуха ниже ноля градусов. При соприкосновении с предметами эти капельки воды моментально замерзают и превращаются в лед.

Ледяной дождь – капли воды в ледяной оболочке имеющие диаметр от одного до трех миллиметров. При ударе о предметы оболочка разрушается, вода вытекает и превращается в лед. Так образуется гололед.

– замерзшие капли воды. Выпадают в виде снежинок (снежных кристаллов) или снежных хлопьев.

Дождь со снегом – смесь дождевых капель со снежинками.

Моросящие осадки имеют маленькую интенсивность, но характерны монотонностью (морось, переохлажденная морось, снежные зерна). Обычно начинаются и заканчиваются постепенно. Длительность выпадения таких осадков составляет от нескольких часов до нескольких суток. Причиной выпадения являются слоистые облака или туман при сплошной или значительной облачности. Сопутствующие явления: дымка, туман.

– очень маленькие капельки воды, имеющие диаметр менее 0,5 мм. Попадая на поверхность воды морось, не образуют расходящихся кругов.

Переохлажденная морось это обычная морось, но выпадающая при температуре воздуха ниже ноля градусов. При соприкосновении с предметами морось моментально замерзает, и превращаются в лед.

Снежные зерна – замерзшие капельки воды диаметром меньше двух миллиметров. Имеют вид белых зерен, крупинок или палочек.

Ливневые осадки начинаются и заканчиваются внезапно. Во время выпадения меняется интенсивность осадков. Длительность составляет от нескольких минут до двух часов (ливневый дождь, ливневый снег, ливневый дождь со снегом, снежная крупа, ледяная крупа, град). Сопутствующим явлением являются сильный ветер и часто гроза. Причиной выпадения являются кучево-дождевые облака. Облачность может быть как значительной, так и небольшой.

– обыкновенный ливень.

Ливневый снег – характерной особенностью являются снежные заряды продолжительностью от нескольких минут до получаса. Видимость изменяется от 10 километров до 100 метров.

Ливневый дождь со снегом это смесь дождевых капель со снежинками, имеющими ливневый характер.

Снежная крупа – ливневое выпадение белых хрупких крупинок диаметром до 5 миллиметров.

Ледяная крупа представляет собой ливневое выпадение твердых крупинок льда диаметром от одного до трех миллиметров. Иногда крупинки льда покрыты водяной пленкой. При температуре воздуха ниже нуля градусов, крупинки смерзаются, и образуется гололед.

– выпадение твердых осадков при температуре воздуха выше десяти градусов. Кусочки льда имеют различную форму и размеры. Средний диаметр градин составляет от двух до пяти миллиметров, но бывает и значительно больше. Каждая градина состоит из нескольких слоев льда. Продолжительность таких осадков составляет от одной до двадцати минут. Очень часто граду сопутствует ливень с грозой, что характерно природе средней Волги.

· Гроза – атмосферное явление, связанное с развитием мощных кучево-дождевых облаков, сопровождающееся многократными электрическими разрядами между облаками и земной поверхностью, звуковыми явлениями, сильными осадками, нередко с градом. Часто при грозе наблюдается усиление ветра до шквала, а иногда может появиться и смерч. Грозы зарождаются в мощных кучевых облаках на высоте 7–15 км, где наблюдаются температуры ниже – 15–20 0 С. Потенциальная энергия такого облака равна энергии взрыва мегатонной термоядерной бомбы. Электрические заряды грозового облака, питающие молнии, равны 10–100 Кл и разнесены на расстояния от 1 до 10 км, а электрические токи, создающие эти заряды, достигают 10–100 А.

· Молнии представляют собой гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, проявляющийся обычно яркой вспышкой света и сопровождающийся громом. Чаще молния возникает в кучевых дождевых облаках, но иногда в слоисто-дождевых облаках и смерчах. Они могут проходить в самих облаках, ударять в землю, а иногда (один случай из 100) может проходить разряд от земли к облаку. Большинство молний линейные, но наблюдаются и шаровые. Молния характеризуется токами в десятки тысяч ампер, скоростью 10 м/с, температурой более 25000 0 С и длительностью от десятых до сотых долей секунды.

· Шаровая молния , образующаяся нередко вслед за ударом линейной молнии, обладает большой удельной энергией. Длительность существо­вания шаровой молнии составляет от нескольких секунд до минут, а ее исчезно­вение может сопровождаться взрывом, разрушая стены, дымоходы при попадании в дома. Шаровая молния может проникнуть в помещение не только через открытое окно, форточку, но и через ничтожную щель или пробить стекло.

Молнии могут быть причиной тяжелых поражений и гибели людей, животных, пожаров, разрушений. Чаще прямым ударам молнии подвергаются сооружения, возвышающиеся над окружающими строениями. Например, неметаллические дымовые трубы, башни, пожарные депо и строения, одиночные деревья, стоящие на открытой местности. Часто молния поражает людей, не оставляя следов, может вызвать мгновенное трупное окоченение. Иногда молния, проникнув в помещение, снимает позолоту с картинных рам, обоев.

Опасны прямые удары молнии в воздушные линии связи с деревянными опорами, так как электрические заряды с проводов могут попасть на оконечную аппаратуру, вывести ее из строя, вызвать пожары, гибель людей. Прямые удары молнии опасны для линий электропередач, самолетов.

Чаще молния поражает людей, животных и растения на открытых местах, реже – в помещениях, еще реже в лесу под деревьями. В автомобиле человек лучше защищен от удара молнии, чем вне него. Дома с центральным отоплением и водопроводом лучше всего защищены от удара молнии. В частных домах надо заземлять металлическую крышу.

· Град – атмосферные осадки, обычно в теплое время года, в виде частичек плотного льда диаметром от 5 мм до 15 см, выпадающие вместе с ливневым дождем при грозе. Град наносит большой ущерб сельскому хозяйству, разрушая парники, теплицы, уничтожая растительность.

· Засуха – комплекс метеорологических факторов в виде продолжительного отсутствия осадков в сочетании с высокой температурой и понижением влажности воздуха, приводящий к нарушению водного баланса растений и вызывающий их угнетение или гибель. Засухи различают весенние, летние и осенние. Особенность почв в РБ такова, что осенние и летние засухи, даже небольшой длительности, приводят к резкому падению урожая, к лесным и торфяным пожарам.

· Продолжительные дожди и ливни также являются для РБ опасным стихийным бедствием. Переувлажнение почвы ведет к гибели урожая. Особенно опасны продолжительные дожди во время уборки урожая.

· Продолжительный дождь – жидкие атмосферные осадки, выпадающие непрерывно или почти непрерывно в течение нескольких суток, которые вызывают паводки, затопление и подтопление. В отдельные годы такие дожди наносят огромный ущерб экономике.

· Ливень – кратковременные атмосферные осадки большой интенсивности, обычно в виде дождя или мокрого снега.

Кроме выше названных в Республике Беларусь часто имеют место и такие опасные явления как гололед, на дорогах гололедица, заморозки, туман, сильный снегопад и др.

· Гололед – слой плотного льда, образующийся на земной поверхности и на предметах при намерзании переохлажденных капель дождя или тумана. Во время гололеда обычно происходят многочисленные дорожно-транспортные происшествия, а пешеходы получают различные травмы и увечья при падении. В РБ ежегодно получают травмы 780000 человек, из них 15% дети.

· Туман – скопление продуктов конденсации в виде капель или кристаллов, явление взвешенных в воздухе, непосредственно над поверхностью земли. Данное явление сопровождается значительным ухудшением видимости. В Республике Беларусь туман в летнее время бывает часто и является причиной роста дорожно-транспортных происшествий. Прекращение авиаперелетов из-за тумана наносит значительный экономический ущерб.

Основные метеорологические величины. Атмосферные явления.

К метеорологическим величинам относятся – температура, давление, влажность воздуха, скорость и направление ветра, облачность, количество осадков, метеорологическая дальность видимости.

Атмосферные явления – это физические процессы, которые сопровождаются резким качественным изменением состояния атмосферы (дождь, снег, иней, радуга, гроза, полярное сияние, мираж и т.д.)

Погода – это совокупность метеорологических величин и атмосферных явлений в данный момент или промежуток времени в данном месте.

Климат – это многолетний режим погоды в данном географическом районе.

Метеорологические величины :

Температура (воздуха, почвы, воды) – это характеристика теплового состояния тела, мера нагретости тела.

Воздух, как и всякое тело, всегда имеет температуру, отличную от абсолютного нуля. Температура воздуха в каждой точке атмосферы непрерывно изменяется; в разных местах Земли в одно и то же время она также различна. У земной поверхности температура воздуха варьирует в довольно широких пределах: крайние ее значения, наблюдавшиеся до сих пор, немного ниже +60 °С (в тропических пустынях) и около -90 °С (на материке Антарктиды).

С высотой температура воздуха изменяется в разных слоях и в разных случаях по-разному. В среднем она сначала понижается до высоты 10-15 км, затем растет до 50-60 км, потом снова падает и т. д.

Температура воздуха, а также почвы и воды в системе СИ выражается в градусах международной температурной шкалы , или шкалы Цельсия (°С), общепринятой в физических измерениях. Нуль этой шкалы приходится на температуру, при которой тает лед, а 100°С-на температуру кипения воды (то и другое при давлении 1013 гПа).

Наряду со шкалой Цельсия широко распространена (особенно в теории) абсолютная шкала температуры (шкала Кельвина). Нуль этой шкалы отвечает полному прекращению движения молекул, т.е. самой низкой температуре. По шкале Цельсия это будет –273,1°С. Единица абсолютной шкалы, называемая Кельвином, равна единице шкалы Цельсия: 1К = 1°С. По абсолютной шкале температура может быть только положительной, т.е. выше абсолютного нуля. В формулах температура по абсолютной шкале обозначается через Т, а температура по Цельсию – через t .

Для перехода от температуры по Цельсию к температуре по Кельвину используется формула:

ТК = t°С+273,1

Еще одна температурная шкала, которая применяется, в частности, в США,предложенная Г. Фаренгейтом в 1724, – шкала Фаренгейта, 1 градус которой (1 °F) равен 1 / 180 разности температур кипения воды и таяния льда, а точка таяния льда имеет температуру +32 °F. Температура по шкале Фаренгейта связана с температурой по шкале Цельсия (t °С) соотношением

t °С = 5 / 9 (t °F-32),

Таким образом, градус Фаренгейта почти вдвое меньше градуса стоградусной шкалы и нули у этих шкал не совпадают.

Нуль по шкале Фаренгейта соответствует температуре -17.8° по стоградусной шкале

Давление – сила гидростатического давления воздуха. приходящаяся на единицу площади.

Атмосферное давление измеряется весом вышерасположенного столба воздуха на единицу горизонтальной поверхности. Общая масса атмосферы, которой она давит на поверхность Земли, составляет 5,15*1015 т.

Со времен Торичелли (ХУ11) давление воздуха измеряют высотой ртутного столба в миллиметрах или дюймах, когда в практику стали вводиться различные расчетные методы анализа и прогноза состояния атмосферы, оказалось, что линейная мера – миллиметры. не связанная с физической сущностью давления как силы, крайне неудобна. Поэтому в 20-х гг. норвежским метеорологом В.Бьеркенсом была предложена новая единица для измерения атмосферного давления – миллибар (мбар).

Миллибар – это единица атмосферного давления, равная 1000 дин на 1 см 2 (1 дин – сила, которая сообщает массе в 1 г ускорение движения в 1 см/с 2).

В миллибарах нормальное давление (среднее давление на уровне моря на широте 45° при температуре воздуха 0°С) составляет 1013,25 мбар или 760 мм рт.ст., а за стандартное давление принимается 1000 мбар или 750 мм.рт.ст.

В настоящее время в системе единиц (СИ) давление измеряют в Паскалях (Па). Паскаль – давление, вызываемое силой в 1 Н, равномерно распределенное по площади 1 м 2 , 100 Па = 1гПа. Один гектопаскаль численно равен одному миллибару.

Единицы измерения давления: гПа, мб, мм.рт.ст.

[P] = = [Па],

1гПа = 100Па = 1мб

1мм.рт.ст. = 4/3 =1 ,333 гПа

1гПа = ¾ = 0,75мм.рт.ст

Влажность воздуха

Одной из составляющих воздуха атмосферы является пар. Его большее или меньшее количество в воздухе определяет влажность или сухость климата, условия жизни человека и роста растений.

Поглощая большую часть собственного излучения земли и передавая часть полученного тепла подстилающей поверхности, образуя встречное излучение, водяной пар уменьшает интенсивность охлаждения подстилающей поверхности, когда нет поступления солнечной радиации. Следовательно, чем больше содержится водяных паров в атмосфере, тем медленнее понижается температура подстилающей поверхности, а отсюда и окружающего воздуха после захода солнца. А так как повышенная влажность воздуха, как правило, наблюдается при приближении теплого фронта или циклона, то повышение температуры воздуха вечером является одним из признаков ухудшения погоды.

Конденсация водяного г ара на наземных предметах приводит к образованию росы, инея. изморози и т.п. Конденсация водяного пара в приземном слое атмосферы приводит к образованию туманов, которые значительно ухудшают видимость. Конденсация водяного пара в свободной атмосфере приводит к образованию различных форм облаков и осадков. Конденсация и испарение сопровождается выделением и поглощением большого количества тепла, иэто еще увеличивает роль пара в энергетике и термодинамике атмосферы.

Атмосферный воздух, особенно в нижних слоях, всегда содержит некоторое количество водяного пара. При определенной температуре, которая зависит от количества водяного пара, водяной пар в воздухе может достичь насыщения. В этом случае воздух называют насыщенным.

Для характеристики влажности воздуха применяют несколько величин, отражающих:

1. абсолютное содержание водяного пара в воздухе (упругость, абсолютная, удельная влажность),

2. степень близости водяного пара к состоянию насыщения (относительная влажность, дефицит влажности, точка росы).

1. Водяной пар, как всякий газ, обладает упругостью (давлением). Упругость пара (е) , Па меньше упругости насыщения (Е).

Чем больше разность Е - е, тем суше воздух и интенсивнее испарение.

Абсолютная влажность (а) - масса водяного пара, содержащегося в единице объема воздуха, кг/м 3 .

Соотношение между абсолютной влажностью и упругостью водяного пара следующее:

а =2,17*10 -3 е/Т,

где а - абсолютная влажность, кг/м 3 ; е - упругость водяного пара, Па;

Т - температура воздуха, К

Удельная влажность (q) - масса водяного пара, содержащегося в единице массы влажного воздуха, г/кг:

q=622e/P,

где Р- давление воздуха, Па; е - упругость водяного пара, Па.

2. Ощущение сухости или сырости воздуха связано не с абсолютным влагосодержанием (упругостью, абсолютной или удельной влажностью), а с тем, насколько водяной пар близок к насыщению, и характеризуется дефицитом влажности и относительной влажностью.

Дефицит влажности(d), гПа - это разность между упругостью насыщения (Е) при данной температуре и упругостью водяного пара (е), содержащегося в воздухе;

d = Е – е

Относительная влажность (r ), % - отношение массы водяного пара, содержащегося в воздухе к массе водяных паров, необходимых для насыщения воздуха при данной температуре

r=e/E*100

Если количество водяного пара остается тем же, а температура воздуха увеличивается, то относительная влажность уменьшается. Когда температура воздуха понижается, то при неизменном количестве водяного пара в воздухе относительная влажность увеличивается.

Каждому значению температуры воздуха соответствует вполне определенное количество водяных паров, которые будут насыщать воздух, причем чем ниже температура, тем меньшее количество водяных паров требуется для его насыщения.

Температура, до которой нужно охладить воздух при постоянном давлении, чтобы водяной пар, содержащийся в нем, достиг состояний насыщения, называется точкой росы и обозначается греческой буквой τ. Точка росы – важная и удобная характеристика влагосодержания воздуха. В частности, по ней легко судить о вероятности образования тумана. При насыщенном воздухе она совпадает с температурой воздуха, во всех остальных случаях - ниже.

Ветер

В зависимости от распределения атмосферного давления воздух постоянно перемещается в горизонтальном направлении. Это горизонтальное перемещение называется ветром. Скорость и направление ветра все время меняются. Средние скорости ветра у земной поверхности близки к 5-10 м/с. Но иногда, в сильных атмосферных вихрях, скорости ветра у земной поверхности могут достигать и превышать 50 м/с. В высоких слоях атмосферы, в так называемых струйных течениях, регулярно наблюдаются скорости ветра до 100 м/с и более.

К горизонтальному переносу воздуха присоединяются и вертикальные составляющие. Они обычно малы по сравнению с горизонтальным переносом, порядка сантиметров или десятых долей сантиметра в секунду. Только в особых условиях, при так называемой конвекции, в небольших участках атмосферы вертикальные составляющие скорости движения воздуха могут достигать нескольких метров в секунду.

Ветер всегда обладает турбулентностью. Это значит, что отдельные количества воздуха в потоке ветра перемещаются не по параллельным путям. В воздухе возникают многочисленные беспорядочно движущиеся вихри и струи разных размеров. Отдельные количества воздуха, увлекаемые этими вихрями и струями, так называемые элементы турбулентности, движутся по всем направлениям, в том числе и перпендикулярно к общему или среднему направлению ветра и даже против него. Эти элементы турбулентности-не молекулы, а крупные объемы воздуха, линейные размеры которых измеряются сантиметрами, метрами, десятками метров. Таким образом, на общий перенос воздуха в определенном направлении и с определенной скоростью налагается система хаотических, беспорядочных движений отдельных элементов турбулентности по сложным переплетающимся траекториям.

Турбулентный характер движения воздуха можно хорошо видеть, наблюдая за падением снежинок при ветре. Снежинки падают не вертикально вниз и не под одним и тем же углом к вертикали. Они беспорядочно пляшут в воздухе, то взлетая вверх, то опускаясь, описывая сложные петли. Это объясняется именно тем, что снежинки участвуют в движении элементов турбулентности, тем самым делая это движение видимым. Турбулентный характер ветра обнаруживается и при наблюдениях над распространением дыма в атмосфере.

Характеристики ветра – скорость и направление.

Скорость ветра. Измеряется в м/с и км/ч, узлы и баллы шкалы Бофорта..

1м/с = 3,6 км/ч

1 узел = 1 морская миля/час = 0,51 м/с

Шкала Бофорта:

Направление ветра – направление, откуда дует ветер. Выражается в румбах горизонта или угловых градусах.

Облачность В атмосфере в результате конденсации водяного пара образуются скопления продуктов конденсации - капель и кристаллов. Их называют облаками. Облачные элементы-капли и кристаллы-настолько малы, что они уравновешиваются силой трения. Установившаяся скорость падения капель в неподвижном воздухе равна нескольким долям сантиметра в секунду, а падения кристаллов-еще меньше. При наличии турбулентного движения малые капли и кристаллы длительное время остаются во взвешенном состоянии-несколько смещаются то вниз, то вверх.

Облака переносятся воздушными течениями. Если относительная влажность воздуха уменьшается, то облака испаряются. При определенных условиях часть облачных элементов укрупняется настолько, что выпадает из облака в виде осадков. Таким путем вода возвращается из атмосферы на земную поверхность.

При конденсации непосредственно у земной поверхности образующиеся скопления продуктов конденсации называют туманами. Принципиальной разницы в строении облаков и туманов нет. В горах возможны такие случаи, когда облако возникает на самом горном склоне. Для наблюдателя, смотрящего снизу, из долины, явление представится облаком; для наблюдателя на самом склоне-туманом. Облака существуют иногда очень короткое время. Например, время существования отдельного кучевого облака может исчисляться 10-15 мин. Но даже когда облако существует длительное время, это не означает, что оно находится в неизменном состоянии. В действительности элементы облака постоянно испаряются и возникают заново. Длительно существует определенный процесс облакообразования; облако же является только видимой в данный момент частью общей массы воды, вовлекаемой в этот процесс. Это особенно заметно при образовании облаков над горами. При непрерывном перетекании воздуха через гору он адиабатически охлаждается при подъеме настолько, что на некоторой высоте возникают облака. Эти облака кажутся неподвижно привязанными к гребню хребта. Но в действительности они перемещаются вместе с воздухом и все время испаряются в передней части, где перетекающий воздух начинает опускаться, и заново образуются в тыловой части из водяного пара, поступающего с поднимающимся воздухом.

Взвешенность облаков также обманчива. Если облако не меняет своей высоты, то это еще не означает, что составляющие его элементы не выпадают. Капли в облаке могут опускаться, но, достигая нижней границы облака, они переходят в ненасыщенный воздух и здесь испаряются. В результате облако будет казаться длительно находящимся на одном уровне.

Метеорологическая дальность видимости

Отдаленные предметы видны хуже, чем близкие, не только потому, что уменьшаются их видимые размеры. Даже и очень большие предметы на том или ином расстоянии от наблюдателя становятся плохо различимыми вследствие мутности атмосферы, сквозь которую они видны. Эта мутность обусловлена рассеянием света в атмосфере. Понятно, что она увеличивается при возрастании аэрозольных примесей в воздухе.

Метеорологическая дальность видимости является одной из характеристик прозрачности атмосферы, и ее следует отличать от реальной дальности видимости различных объектов, которая зависит не только от прозрачности атмосферы, но и от цвета объектов, их размеров, удаленности от пункта наблюдений, освещенности и фона.

Метеорологической дальностью видимости называется то наибольшее расстояние, с которого в светлое время суток можно обнаружить на фоне неба вблизи горизонта (или на фоне воздушной дымки) абсолютно четкое тело достаточно больших угловых размеров (больше 15 угловых минут).

Дальность видимости чаще всего определяется на глаз по определенным, заранее выбранным объектам (темным на фоне неба), расстояние до которых известно. Но имеется и ряд фотометрических приборов для определения видимости.

В очень чистом воздухе, например арктического происхождения, дальность видимости может достигать сотен километров. Рассеяние света в таком воздухе производится преимущественно молекулами атмосферных газов. В воздухе, содержащем много пыли или продуктов конденсации, дальность видимости может понижаться до нескольких километров и даже до метров. Так, при слабом тумане дальность видимости составляет 500-1000 м, а при сильном тумане или сильной песчаной буре может снижаться до десятков и даже нескольких метров.

Атмосферные явления

Как уже было сказано, атмосферные явления – это осадки (дождь, снег, морось, град), роса, иней, гололед, туман, мгла, дымка, пыльная буря, гроза, смерч и т.д.

Осадки, выпадающие из облаков

Дождь - осадки, выпадающие в виде капель. Отдельные капли дождя, падая в воду, всегда оставляют след в виде расходящегося круга, а на сухой палубе - след в виде мокрого пятна.

Обложной дождь - осадки, выпадающие из слоисто-дождевых облаков. Для него характерны постепенное начало и конец, выпадение непрерывное или с короткими перерывами, но без резких колебаний интенсивности, облака при этом в большинстве случаев покрывают все небо сплошным однородным покровом. Иногда слабый и короткий обложной дождь может выпадать и из высокослоистых, слоисто-кучевых и других облаков.

Ливневый дождь - дождь, отличающийся внезапностью начала и конца выпадения, резким изменением интенсивности. Название "ливневый дождь" определяет характер выпадения дождя, а не количество выпавших осадков, которое может быть и незначительным. Вид неба при ливневом дожде; облака преимущественно кучево-дождевые, иногда иссиня-свинцового цвета, имеют место временные прояснения. Ливневый дождь часто сопровождается грозой.

Морось - осадки, выпадающие в виде очень мелких капелек. Капельки настолько мелки, что падение их почти незаметно для глаза; они взвешены в воздухе и участвуют даже в слабом его движении. Морось не следует смешивать со слабым дождем, капли которого хотя и очень малы, но падение их можно наблюдать: капли же мороси медленно оседают и падение их незаметно. При мороси кругов на воде не наблюдается. Морось обычно выпадает из слоистых облаков или тумана.

Снег - осадки в виде отдельных снежных кристаллов или хлопьев, иногда достигающих крупных размеров

Обложной снег - осадки, выпадающие из слоисто-дождевых облаков непрерывно или с короткими перерывами. Облака при этом в большинстве случаев покрывают все небо сплошным однородным покровом. Обложной снег может выпадать также из облаков высокослоистых, слоисто-кучевых, слоистых и др

Ливневый снег - снег, отличающийся внезапностью начала и конца выпадения, резкими колебаниями интенсивности и кратковременностью наиболее сильного его выпадения. Вид неба при ливневом снеге: серые или темно-серые кучево-дождевые облака, чередующиеся с кратковременными прояснениями.

В полярных морях нередко наблюдаются частые, очень короткие, но сильные снегопады, которые называютсяснежными зарядами.

Мокрый снег - осадки, выпадающие в виде тающего снега или снега с дождем.

Снежная крупа - осадки, выпадающие в виде непрозрачных снежных крупинок белого или матово-белого цвета шарообразной формы диаметром от 2 до 5 мм. Крупинки иногда имеют форму конуса с основанием в виде сегмента. Они мелкие, хрупкие и легко раздавливаются пальцами. Снежная крупа выпадает главным образом при температуре около 0° С, часто перед снегом или одновременно с ним. Весной и осенью снежная крупа часто выпадает из кучево-дождевых облаков короткими ливнями при шквалах в холодных воздушных массах.

Снежные зерна - осадки в виде палочекили крупинок, похожих на снежную крупу, но гораздо мельче ее, матово-белого цвета. Диаметр крупинок не превышает 1мм. Снежные зерна выпадают обычно в небольшом количестве и большей частью из слоистых облаков.

Ледяная крупа - осадки, выпадающие в виде небольших ледяных прозрачных крупинок, в центре которых имеется небольшое белое непрозрачное ядро. Диаметр крупинок не превышает 3мм. Крупинки тверды, и чтобы раздавить их, требуется небольшое усилие. При температуре воздуха выше 0° С их поверхность бывает влажной. Ледяная крупа обычно выпадает из кучево-дождевых облаков, часто вместе с дождем, наблюдается главным образом веской и осенью.

Град - осадки, выпадающие в виде кусочков льда разнообразных форм. Ядра градин обычно непрозрачны, иногда окружены прозрачным слоем или несколькими прозрачными и непрозрачными слоями. Диаметр градин - около 5 мм, в редких случаях доходит до нескольких сантиметров. Крупные градины достигают веса нескольких граммов, а в исключительных случаях - нескольких десятков граммов. Град выпадает преимущественно в теплое время года из кучево-дождевых облаков и обычно сопровождается ливневым дождем. Обильный крупный град почти всегда связан с грозой и сильным ветром.

Ледяной дождь - осадки, представляющие собой мелкие, твердые, совершенно прозрачные ледяные шарики диаметром от,1 до 3 мм, образующиеся из дождевых капель при их замерзании в нижних слоях атмосферы. Отличаются от ледяной крупы отсутствием непрозрачного белого ядра.

В.В.Бровкин

Атмосферные явления представляют собой важный элемент погоды: от того, идёт ли дождь или снег, отмечается ли туман или пыльная буря, бушует ли метель или гроза, в значительной степени зависит как восприятие текущего состояния атмосферы живыми существами (человек, животные, растения), так и воздействие погоды на находящиеся под открытым небом машины и механизмы, постройки, дороги и т.д. Поэтому наблюдения за АТМОСФЕРНЫМИ ЯВЛЕНИЯМИ (их правильное определение, фиксация времени начала и прекращения, колебаний интенсивности) на сети метеостанций имеют большое значение. Впрочем, такие наблюдения доступны не только профессионалам, но и широкому кругу любителей природы; для этого нужно изучить описания явлений и понимать, с чем (условия ОБЛАЧНОСТИ, ВЕТЕР, диапазон ТЕМПЕРАТУРЫ и т.п.) связано то или иное ЯВЛЕНИЕ ПОГОДЫ .

Примечание: описания явлений даны в основном так, как они используются при кодировании метеосводок (кодовые формы METAR, SYNOP и другие), передаваемых по каналам связи (в том числе, публикуемых в интернете вообще и на нашем сайте в частности). Для ряда явлений существуют отличия их названий и обозначений при фиксации результатов наблюдений в документации (книжках и журналах наблюдений), ведущейся на метеостанциях.

В таких случаях в конце описания явления добавляется дополнительное пояснение с пометкой ЖУРНАЛ. Для тех явлений, которые фиксируются только в станционной документации и не передаются в сводках, описание начинается непосредственно со слова ЖУРНАЛ.

Осадки, выпадающие на земную поверхность Обложные осадки

Характеризуются монотонностью выпадения без значительных колебаний интенсивности. Начинаются и прекращаются постепенно. Длительность непрерывного выпадения составляет обычно несколько часов (а иногда 1-2 суток), но в отдельных случаях слабые осадки могут длиться полчаса-час. Выпадают обычно из слоисто-дождевых или высоко-слоистых облаков; при этом в большинстве случаев облачность сплошная (10 баллов) и лишь изредка значительная (7-9 баллов, - обычно в начале или конце периода выпадения осадков). Иногда слабые кратковременные (полчаса-час) обложные осадки отмечаются из слоистых, слоисто-кучевых, высоко-кучевых облаков, при этом количество облаков составляет 7-10 баллов. В морозную погоду (температура воздуха ниже -10...-15°) слабый снег может выпадать из малооблачного неба.

Дождь

Жидкие осадки в виде капель диаметром от 0.5 до 5 мм. Отдельные капли дождя оставляют на поверхности воды след в виде расходящегося круга, а на поверхности сухих предметов - в виде мокрого пятна.

Переохлаждённый дождь

Жидкие осадки в виде капель диаметром от 0.5 до 5 мм, выпадающие при отрицательной температуре воздуха (чаще всего 0...-10°, иногда до -15°) - падая на предметы, капли смерзаются и образуется гололёд .

ЖУРНАЛ: отмечается дождь .

Ледяной дождь

Твердые осадки, выпадающие при отрицательной температуре воздуха (чаще всего 0...-10°, иногда до -15°) в виде твёрдых прозрачных шариков льда диаметром 1-3 мм. Внутри шариков находится незамёрзшая вода - падая на предметы, шарики разбиваются на скорлупки, вода вытекает и образуется гололёд .

Снег

Твердые осадки, выпадающие (чаще всего при отрицательной температуре воздуха) в виде снежных кристаллов (снежинок) или хлопьев. При слабом снеге горизонтальная видимость (если нет других явлений - дымки, тумана и т.п.) составляет 4-10 км, при умеренном 1-3 км, при сильном снеге - менее 1000 м (при этом усиление снегопада происходит постепенно, так что значения видимости 1-2 км и менее наблюдаются не ранее чем через час после начала снегопада). В морозную погоду (температура воздуха ниже -10...-15°) слабый снег может выпадать из малооблачного неба.

ЖУРНАЛ: отдельно отмечается явление мокрый снег - смешанные осадки, выпадающие при положительной температуре воздуха в виде хлопьев тающего снега.

Дождь со снегом

Смешанные осадки, выпадающие (чаще всего при положительной температуре воздуха) в виде смеси капель и снежинок. Если дождь со снегом выпадает при отрицательной температуре воздуха, частицы осадков намерзают на предметы и образуется гололёд .

ЖУРНАЛ: отмечаются одновременно два явления - дождь и снег .