Debesys yra vandens garų kondensacijos rezultatas. Jie vaidina svarbų vaidmenį drėgmės persiskirstymo Žemėje procesuose.
Debesų kompozicija
Priklausomai nuo kompozicijos, yra suskirstyti į 3 grupes:
- Vanduo - visiškai sudarytas iš vandens lašų (virš -10 ℃). Esant žemesnei nei 0 laipsnių temperatūrai, lašeliai yra atšaldomi.
- Ledinis arba kristalinis - visiškai sudarytas iš ledo kristalų (žemiau –15 ℃).
- Mišrus - ledo kristalų ir vandens lašų (nuo -10 iki -15 ℃) mišinys.
Vandens lašai ir kristalai vadinami debesų elementais. Lašų dydis labai skiriasi. Jie nustatomi naudojant mikrofotografijos metodą (kuriant nuotraukas su dideliu padidinimu).
Kai debesis tik pradeda formuotis, jame esančių lašelių skersmuo svyruoja tarp 5–50 mikronų (1 mikronas = 0,001 mm). Debesų vystymosi stadijoje lašeliai tampa didesni - nuo 50 iki 200 mikronų skersmens. Jie po truputį pradeda kristi, o meteorologijoje kalbama apie smarkų lietų - lietų. Ateityje lašus galima paversti lietaus lašais, kurių skersmuo nuo 500 iki 5000 mikronų.
Įdomus faktasdebesys atrodo lengvi ir „oringi“, tačiau iš tikrųjų didelio debesies svoris yra apie 1 tona.
Kristalai yra skirtingų formų ir dydžių, atsižvelgiant į drėgmę ir oro temperatūrą. Dauguma jų vadinamos ištisomis ir savo forma primena šešiakampę prizmę. Jei tokio kristalo aukštis, palyginti su pagrindu, yra mažas, tai yra plokštė. Priešingi kristalai yra ledo stulpeliai. Taip pat randami sudėtingos formos, adatos formos elementai.
Taigi vandens lašeliai yra mažo dydžio, tačiau jų tankis debesies sudėtyje yra keli šimtai 1 cm³. Kristalai, atvirkščiai, yra didesni, tačiau jie yra ne tokie tankūs - iki 100 10 cm³.
Kita svarbi savybė yra vandens kiekis - tai vandens kiekis, esantis 1m³ debesies. Vidutinis vandens kiekis:
- debesys su mažais lašais - iki 1 g / m³;
- gumbas - 2 g / m³;
- kumulonimbas - 4-5 g / m³;
- kristalinis - iki 0,02 g / m³;
- sumaišytas - 0,2–0,3 g / m³.
Kaip susidaro debesys?
Debesų susidarymas yra sudėtingas procesas, kurio visi etapai yra glaudžiai susiję. Debesys gali susidaryti bet kurioje platumoje.
Debesų susidarymas
Debesis atsiranda dėl vandens garų perėjimo į skystą ar kietą būseną - kondensacijos. Tai įvyksta dėl dviejų priežasčių: temperatūros sumažėjimo ir absoliučios drėgmės padidėjimo. Dažniausiai abu faktoriai yra tuo pačiu metu.
Temperatūros sumažėjimas paaiškinamas oro masių didėjimu, taip pat jų horizontaliu judėjimu (advekcija). Taigi šiltas oras yra virš šalto žemės paviršiaus. Oro masės didėja dėl kelių priežasčių:
- konvekcija;
- topografija;
- ciklonai;
- atmosferos frontų susidarymas.
Kai žemės paviršius intensyviai kaitinamas saulės spindulių, šiluma perduodama į orą. Įvyksta konvekcija - šildomas oras greitai pakyla, o aukštyje pradeda vėsti. Jame yra vandens garų. Yra rasos taško sąvoka - tai temperatūra, kai vandens garai pasiekia soties tašką ir pradeda kondensuotis.
Aukštis, nuo kurio prasideda garo virsmo rasos lašais procesas yra susidarančios debesies apatinė riba arba kondensato lygis. Tuo pačiu metu iš žemės paviršiaus toliau teka šildomas oras. Jis kerta apatinę ribą, o kondensatas vyksta aukštesniame lygyje. Taigi debesis tampa didesnis. Jo viršutinė riba paprastai išreiškiama neaiškiai, ji vadinama laisvosios konvekcijos lygiu.
Įdomus faktas: kartais oro srovių kelyje atsiranda padidėjimas. Jų įveikimo metu oro masės kyla aukštyn.Tokie debesys yra orografinės kilmės. Jų aukštį lemia kliūties aukštis.
Ciklonas yra oro masė atmosferinio sūkurio pavidalu. Oro masės sukasi link ciklono vertikalios ašies centro. Dėl šios priežasties atsiranda slėgio kritimai - oro srautai intensyviai kyla aukštyn. Jie gali pasiekti viršutines troposferos ribas ir sudaryti daugybę sluoksnių, lietaus, gumbų debesų ir jų atmainų. Tokie debesys visada atneša kritulių.
Atmosferos fronto įtaka debesims
Atmosferos frontas susidaro suartėjus šilto ir šalto oro masėms. Tokiu atveju debesys gali pasirodyti tiek šiltame, tiek šaltame fronte. Intensyviau formuojasi per šiltas debesis.
Oro masių susidūrimo metu šilti srautai juda aukštyn - palei švelnų šaltų srautų traukimosi liniją arba išilgai priekinio paviršiaus. Orui judant beveik horizontaliai (šiek tiek pakilus į viršų), susidaro kylančio sklandymo debesys. Tokie debesys pasižymi mažu aukščiu ir dideliu ilgiu horizontalia kryptimi - iki šimtų kilometrų.
Virš šalto atmosferos fronto susidaro kumuliniai debesys. Kai šiltos oro masės slenka aukštyn, šaltis juda tiesiai po jomis.
Kaip debesys sklinda danguje?
Debesys yra lengvesni už orą. Jie yra skirtinguose aukščiuose. Debesys juda per dangų dėl oro masių judėjimo, vėjo.
Įdomus faktas: Debesų judėjimas priešingomis kryptimis yra nuostabus, bet suprantamas reiškinys. Taip yra dėl to, kad debesys nėra ištisiniai ir juda kartu su oro srovėmis. Tuo pačiu metu vėjo kryptis ir greitis keičiasi atsižvelgiant į aukštį.
Kur randami debesys?
Kiekviena debesų grupė turi tam tikrą vietos zoną, kuri priklauso nuo metų laiko. Taigi pavasarį ir vasarą (vidutinio stiprumo platumose) vandens debesys užima apatinę troposferos dalį (apatinį atmosferos sluoksnį, kurio viršutinė riba yra 6-20 km aukštyje). Mišrūs debesys užima vidurinį troposferos sluoksnį, o kristaliniai debesys užima viršutinį. Prasidėjus rudeniui-žiemai, apatinėje troposferoje gali susidaryti ledo debesys.
Taip pat yra debesų klasifikacija, pagal kurią jie yra suskirstyti į šeimas ir gentis. Kiekviena šeima turi savo pakopą:
- Vertikalios raidos (konvekcijos) debesys.
- Žemutinė pakopa yra iki 2 km.
- Vidurinė pakopa yra nuo 2 iki 6 km.
- Viršutinė pakopa yra nuo 6 iki 13 km.
Debesų tipai
Yra 10 pagrindinių debesų genčių ar tipų, kurie skiriasi išvaizda, forma ir kitais parametrais.
Kumuliniai debesys
Skiriasi tankiu, ryškiai baltu atspalviu. Sukurtas vertikalia kryptimi. Viršutinė dalis turi apvalią formą. Paprastai jie formuojami neutralių arba šaltų oro masių pavidalu. Storis - 1–2 arba 3–5 km.
Sluoksniuoti debesys
Dėl homogeniškumo struktūra primena rūką, tačiau užima 100–400 m aukštį. Dažniausiai dangus būna visiškai uždengtas, kartais pastebimi tarpai. Vidutinis storis yra dešimtys, šimtai metrų.
Stratocumulus debesys
Jie skiriasi pilku atspalviu ir daugiausia susideda iš vandens. Jie gali būti pateikiami ištisinės masės arba bangų, kurias skiria saulės spinduliai, pavidalu. Storis - 200–800 m.
Altostratus
Išoriškai panašus į pilkos spalvos šydas, kartais su melsvu atspalviu. Gali turėti vienalytę arba šiek tiek išreikštą struktūrą. Kompozicijoje dominuoja kristalai, atšaldyti lašai.
Altocumulus debesys
Būdinga šiltajam metų laikui. Gali turėti baltą, pilką, mėlyną atspalvį. Jie būna plokštelių pavidalo, suplėšytų dribsnių, tarp kurių šviečia saulės spinduliai. Aukščio jie tęsiasi kelis šimtus metrų. Kartais jie virsta galingu gumuliu.
Spindrift debesys
Daugybė ciruzo elementų (sriegiai, susmulkinimai, keteros), pailgi.Jie turi pluoštinę struktūrą ir galimą šilkinį blizgesį. Jie yra dideliame aukštyje ir yra sudaryti iš kristalų.
Dominuoja dideli kristalai, kurie pastebimai krenta žemyn. Todėl cirrusiniams debesims būdingas reikšmingas vertikalus siūlas ir nevienoda gijų kryptis.
Cirrocumulus debesys
Jie yra sferinės pailgos formos, rasti 6 km aukštyje. Būdingas bruožas yra šešėlių nebuvimas. Taip pat galima dažyti kraštus vaivorykštės pavidalu. Susidaro iš kristalų.
Cirrostratus debesys
Pateikiami vienalytės struktūros balto atspalvio pavidalu. Gerai permatomas saulės ir mėnulio šviesos. Gali būti rūko arba pluoštinė.
Įdomus faktas: Dalyvaujant cirrostratus debesims, dažnai atsiranda reiškinys, vadinamas halo arba halo. Tai yra optinio pobūdžio atmosferos reiškinys, kuris yra švytėjimas aplink šviesos šaltinį. Tai atsiranda dėl to, kad pro debesį praeinantys šviesos spinduliai yra atitraukiami kristalų. Halo dažniausiai būna apskritimo, puslankio, šviesos stulpo ir tt formos.
Lietaus debesys
Tvirtas tamsiai pilkos spalvos sluoksnis. Storis siekia kelis kilometrus. Kritulių metu jis atrodo vienalytis. Per pertraukas jie tampa nevienalyčiai.
Cumulonimbus debesys
Jie išsiskiria tankiu, vertikaliu išsivystymu, gausiu krituliu su griaustiniu, kruša. Susidaro iš didelių gumbų debesų. Juos galima rinkti ilgąja linija - gyslų linija.
Kaip atskirti gomurio, Altocumulus ir Cirrocumulus debesis danguje?
Gumbas debesis turi ryškią formą, didelį dydį. Jos storis paprastai atitinka plotį arba jį viršija. Altocumulus debesys yra maži ir išsibarstę danguje (dažniausiai pasirodo pavasarį ir vasarą). Cirkrumuliniai debesys yra ploni, dėl daugybės posūkių primena bangą ar pulsą.
Retų tipų debesys
Jei dažnai pasitaiko gumbasvogūniai, cirpiniai ir kiti debesys, tada danguje pamatyti toliau aprašytas veisles galima laikyti sėkme.
Rytas Gloria
Žemos atmosferos bangos, kurios dažniausiai stebimos šiaurinėje Australijos dalyje (Carpentaria įlankoje). Ekspertai vis dar negali nustatyti tikslios tokių debesų susidarymo priežasties. Jie driekiasi šimtus kilometrų ilgio ir yra 100–200 m aukštyje.
Audros apykaklė
Kitas vardas yra bendras debesis. Tai taip pat yra bendras tam tikros veislės gumulonimbus debesų, primenančių ilgą veleną, pavadinimas. Dažnai atmosferos frontų pasienyje 100–2000 m aukštyje susidaro perkūnijos apykaklė. Tai artėjant žemės paviršiui atneša liūtis, lietų, perkūniją ir slėgio kritimus. Rytinė glorija yra laikoma rečiausia perkūnijos apykaklės įvairove.
Kritimo efektas
Kai ištisiniame Altocumulus arba Cirrocumulus debesų sluoksnyje atsiranda tarpas, tai yra „Fallstreak“ efektas. Dėl krintančių ledo kristalų atsiranda didelių skylių. Jie susidaro skraidančio lėktuvo viršutinėse pakopose ar net išmetamosiose dujose.
Esant kelioms sąlygoms (oro temperatūra, drėgmė, peršaldyti vandens lašai), kristalai kritimo metu sugeria vandenį ir padidėja jų dydis. Debesyje esantis vanduo išgaruoja ir susidaro tarpas.
Lentikuliariniai debesys
Lentikuliariniai (lentikuliariniai) debesys nejuda per dangų, nepaisant vėjo stiprumo. Jie atsiranda tarp dviejų oro sluoksnių arba ant oro bangų keteros. Stabilumas atsiranda dėl to, kad kondensacijos ir garinimo procesai bangų srautuose vyksta nuolat. Dažnai yra šalia kalnų masyvų 2-15 km aukštyje.
Debesys apie Calviną Helmholtzą
Jie primena jūros bangas ir susidaro, kai du oro sluoksniai juda skirtingu greičiu. Šiuo atveju viršutinis sluoksnis juda greičiau, apatinis - lėčiau.Dažniau pasitaiko esant stipriam vėjui ir kintančiam oro tankiui.
Grybų debesis
Grybų formos debesis susidaro ne tik dėl branduolinių ar termobranduolinių sprogimų. Vėliau jis gali susidaryti įprastu sprogimu, jei nėra kitokių trukdžių (pavyzdžiui, vėjo). Tai taip pat apima sprogimus, kuriuos sukėlė meteorito kritimas, ugnikalnio išsiveržimas.
Sidabriniai debesys
Šis retas reiškinys turi keletą pavadinimų. Tarp jų yra naktį žėrinčių debesų. Faktas yra tas, kad jie gali būti laikomi tik esant giliam prieblandos metu arba saulės užtemimo metu. Šie debesys išsidėstę gana aukštai - vidutiniškai 82 km aukštyje. Jų tyrimas buvo atliktas ne tik iš Žemės, bet ir naudojant raketų zondus.
Įdomus faktas: didelį indėlį tiriant sidabro debesis padarė Rusijos astronomas - Vitoldas Cerasky. Įrodyta, kad šis reiškinys būdingas ne tik Žemei, bet ir kitoms planetoms, pavyzdžiui, Marsui. 2007 m. Buvo paleistas NASA AIM palydovas, kurio užduotis yra sidabrinių debesų tyrimas.
Debesys medūzos
Debesys gavo šį pavadinimą dėl formos panašumo su medūzomis. Jie susidaro tose vietose, kur susiduria drėgnas (nuo Golfo srovės) ir sausas (atmosferos) oras. Apatinė dalis, primenanti čiuptuvus, susidaro dėl kritimo, bet akimirksniu išgaruojančių lašų.
Debesuota su pragiedruliais
Debesys su būdingąja raupų struktūra. Kiekvienos kameros dydis yra apie 500 metrų. Jie laikomi labai retais (po 10 kartų aptinkama keletą kartų) ir susidaro dėl atogrąžų ciklonų.
Perlamutro debesys
Susidaro maždaug 20–30 km aukštyje. Labai reti, tačiau jų negalima supainioti su kitomis debesų rūšimis dėl jų specifinės spalvos. Jie susidaro žiemos-pavasario laikotarpiu ir yra matomi tik prieš saulėtekį arba po saulėlydžio.
Kodėl debesys balti?
Debesys yra balti dėl to, kad juose yra daug debesų elementų - lašų ir kristalų. Jie atspindi saulės spindulius. Kuo mažesnis šių elementų dydis, tuo baltesnis atrodo debesis.
Kuo skiriasi debesis nuo debesies?
Terminologijoje trūksta „debesies“ sąvokos. Tai tas pats debesis, bet didesnis ir tamsesnės spalvos. Skirtingai nuo balto debesies, debesyje yra didelis kiekis drėgmės dėl didelio vandens lašelių tankio ir jis atneša kritulių.
Kodėl debesys balti, o debesys pilki?
Debesys įgyja pilką ir net juodą spalvas žiūrėdami iš žemės, nes jiems būdingas didelis tankis. Jie meta šešėlį vienas kitam, taip pat silpnai perduoda saulės šviesą.
Įdomus faktas: jei skrisite tiesiai virš pilkojo debesies, jis atrodys baltas - saulės spinduliai kris iš viršaus.
Kas yra kondensacijos takas iš lėktuvo?
Kondensacijos takas yra žmogaus sukurtas arba dirbtinis debesis. Tai įvyksta dėl atmosferos drėgmės, sumaišytos su vandens garais, kondensacijos iš išmetamųjų dujų, kurias išskiria orlaivio varikliai. Laikui bėgant, pėdsakai išnyksta - jo komponentai išgaruoja.
Kaip nustatyti orą iš debesų?
Debesys nepateikia išsamios informacijos apie artimiausias oro sąlygas, tačiau kai kurie iš jų vis dėlto gali numatyti tam tikrus meteorologinius reiškinius:
- Cumulus - paprastai geras oras be kritulių.
- Cumulonimbus (tankesnis) - esantis žemai virš žemės, gali atnešti lietaus.
- Cirrus - palaipsniui besileidžiantis žemyn iki žemės paviršiaus, per kitas 12 valandų gali būti kritulių.
- Sluoksniuotas - retai atneša kritulius dėl mažo storio.
Tiršti tamsūs debesys sulaiko kritulius. Šiuo atveju juoda reiškia stipraus vėjo nebuvimą, ruda spalva reiškia stipraus vėjo galimybę, o pilka gali reikšti užsitęsusį lietų.
Sedimentacijos procesai
Krituliai daugiausia susidaro troposferoje, nes ten yra daugiausia vandens garų.Dėl žemės paviršiaus susidaro rūkas, nes kaupiasi kondensacijos produktai.
Krituliai susidaro tik tuose debesyse, kuriuos sudaro didelės debesų dalelės (0,1–7 mm). Jie tampa sunkūs, negali būti laikomi debesyje ir iškrenta kritulių pavidalu. Krituliai iškrinta iš debesų arba nusėda ant paviršiaus iš oro.
Krituliai:
- viršelis - monotoniškas, ilgas;
- duslus - neintensyvus, monotoniškas;
- lietaus dušai būdingi staigūs svyravimai.
Krituliai ant paviršiaus:
- rasa;
- šaltis;
- ledas (susidaręs ant bet kokio paviršiaus dėl kritulių dalelių užšalimo);
- glotnus (susidaro tik žemės paviršiuje).
Neklasifikuoti krituliai:
- ledo adatos;
- Solacija (retas atvejis, kai susidaro dideli vandens burbuliukai, atsirandantys perkūnijos metu).
Debesies poveikio metodai
Šiuolaikinis mokslas atrado keletą būdų, kaip paveikti debesis. Visų pirma, atvėsusių debesų išsisklaidymas, rūkas, poveikis debesims, nešiojantiems krušą. Šiuo atveju dirbtinai keičiama debesų mikrostruktūra, taip pat jų fazinė būsena.
Pvz., Norint išsklaidyti atvėsintą debesį, į jį iš lėktuvo patenka šaltnešio reagentai arba ledo formuojančių medžiagų jodo dalelės. Šios medžiagos prisideda prie daugybės kristalų susidarymo - vandens lašelių tankis mažėja, o debesis išsisklaido. Rūkui paveikti naudojami panašaus pobūdžio antžeminiai įrenginiai.
Dirbtiniai krituliai taip pat galimi, pavyzdžiui, per miškų gaisrus. Norėdami tai padaryti, naudodamiesi orlaiviu, į debesis įpilkite reagentų - sidabro jodido arba specialių pirotechninių kompozicijų.