Точка росы и высота облаков
Мы уже знаем, что, поднимаясь вверх, воздух остывает и увеличивается его относительная влажность вплоть до насыщения, после чего при определенных условиях начинается конденсация паров и образование облаков. Температура насыщения называется точкой росы. С увеличением относительной влажности увеличивается температура точки росы, которая зависит от меры влажности воздуха. Точка росы может использоваться для определения высоты нижней границы облаков, или базы облаков. Пышные, как будто сделанные из хлопка облака образуются термиками из влаги, поднятой с уровня земной поверхности. Допустим, что, поднимаясь, воздух определенным образом охлаждается, например, 1°С/100 м. Однако, температура точки росы понижается только на 0,2°С/100 м. Таким образом, температуры поднимающегося воздуха и точки росы сближаются на 0,8°С/100 м. Когда они уравняются, начинается образование облаков.
Как использовать этот факт видно из рисунка 20. Здесь температура воздуха у поверхности 31°С; точка росы - 15°С Разделив разность на 0,8, получим базу облаков, в данном случае равную 2000 м. На рисунке мы можем видеть, как сближаются температура поднимающегося воздуха и точки росы и выравниваются на высоте 2000 м.
В главе 12 мы научимся практически находить точку росы для различных условий. Метеорологи используют сухой и влажно-электрический термометры для замера температуры у земли и температуры насыщения (влажно-электрический), составляют таблицы по высотам.
Зачем нам знать высоту облаков? Потому что это высота, на которой с максимальной эффективностью можно использовать термические потоки для дальних парящих полетов. Пилоты летательных аппаратов с двигателем хотят знать эту высоту, потому что выше очень ровные, спокойные условия. Человеческий глаз не способен эффективно определять расстояние до объекта. Мы это делаем путем сравнения относительных размеров. Облака, имеющие различные форму и размеры особенно слабо способствуют определению расстояния до них. Практически, опытный пилот, зная район полетов и метеорологию, по форме облаков, их размерам, расстоянию между ними может предположить базу облаков, но проще и точнее делать это методом точки росы.
Формирование облаков
В какой то момент времени поднимающийся воздух достигнет точки росы, имея 100% насыщения, тогда созрели условия для образования облаков. Но, интересная вещь, ему нужно что-то для реализации этих условий. Без "помощника" воздух может стать супернасыщенным, с относительной влажностью более 100%. Этим "помощником" являются мельчайшие частички, находящиеся в воздухе.
Эти мельчайшие частички называются частицами конденсации, потому что они подталкивают пары воды к конденсации вокруг себя, или частицами сублимации, если пар кристаллизуется в лед. Это можно наблюдать на холодном стекле зимой.
Частицами конденсации, вокруг которых образуются капельки, могут быть продукты сгорания, капельки серной кислоты и частички соли. Первые два вида - продукты загрязнения, последние - результат работы волн морских и океанских, бьющихся о берег. В роли частиц сублимации, на которых кристаллизуется лед, выступают также пыль и вулканическая пыль. Частички сублимации сравнительно крупные, и поэтому редко их заносит на высоты, где температура обеспечивает образование льда. Это объясняет, почему после извержения вулкана долго держится верхний уровень облаков.