3. Хмари, їх типи. Опади.

  Дивлячись на небо, ми майже завжди можемо побачити хмари. Значно більше їх над океанами, менше – над материками.

Відомо, що повітря у тропосфері завжди вологе. Нагріваючись від земної поверхні, воно підіймається вгору й поступово охолоджується. Чим повітря холодніше, тим менше води воно здатне втримати в собі. Тому на певній висоті над Землею відбувається конденсація водяної пари й перетворення її у найдрібніші краплинки води. Якщо діаметр краплинок менше 0,05 мм, вони настільки легкі, що не падають на землю, а зависають у повітрі. Так виникає хмарина. У тому разі, коли тепле повітря підіймається на значні висоти, де температура нижча за 0⁰ С, хмара складатиметься з найдрібніших кристаликів льоду.

     Отже, хмари являють собою скупчення завислих у повітрі найдрібніших краплин води або кристаликів льоду.  

Хмари мають різноманітну форму і здається, що жодна з них не схожа на другу. Проте, ще з початку ХІХ ст., вчені виявили, що можна розрізнити деякі види хмар, різні за формою та висотою формування. Нині існує Атлас хмар, в якому вміщені кілька десятків їх різновидів. Проте, вирізняють три основних форми хмар: шаруваті , купчасті й перисті.

Шаруваті хмари найчастіше нависають над землею восени та весною. Вони рівномірним сірим шаром затягують усе небо, тому і отримали відповідну назву. Формуються такі хмари дуже низько: від 200 м до 2 км над поверхнею землі й викликають тривалі обложні опади.

     Купчасті хмари нагадують великі купи вати, розкидані по небу. Вони формуються на висоті 1-3 км над землею. Поява таких хмар на небі говорить про погоду без опадів. Проте іноді вони розтягуються на кілька кілометрів вгору й мають вигляд дивовижних веж або палаців. Тоді їх нижня частина складається й краплинок води, а верхня з голочок криги. Такі хмари часто набувають темного забарвлення. Їх називають купчасто-дощовими. Їх поява на небі передбачає сильні зливи, грози, град.

Перисті хмари за формою нагадують пір’я птахів, або ажурне мереживо, яким розмальоване небо. Вони виникають на значних висотах: понад 6-7 км, тому повністю складані з крижаних кристаликів. Поява на небі перистих хмар свідчить про зміну погоди.

    Сукупність хмар на небі називають хмарністю. Її визначають у балах без спеціальних приладів, тобто візуально, залежно від ступеню покриття неба хмарами. Повна відсутність хмар – 0 балів. Небо суцільно затягнуте хмарами – 10 балів. Проміжні значення хмарності визначають приблизно, відповідно до того, яка частина неба вкрита хмарами. Середня хмарність на планеті становить 5,5 балів.      Хмари суттєво впливають на температуру повітря. Вони розсіюють та відбивають значну частину сонячних променів. Тому влітку у хмарну погоду прохолодніше, ніж у ясну. Водночас, хмари затримують тепло, що йде від Землі, не даючи йому розсіюватися. Цим пояснюється той факт, що найхолодніші саме тихі безхмарні ночі. Хмарність також впливає на кількість опадів.

Опади та їх види.

В хмаринах дрібні краплинки води зливаються у більші, а ті, в свою чергу, ще в більші, досягаючи діаметру 0,1-7 мм. Такого розміру краплинки не здатні утриматися у повітрі, сила земного тяжіння їх тягне до поверхні землі. Так виникають атмосферні опади – вся вода, що випадає з атмосфери на землю у рідкому або твердому стані.

До рідких опадів належать дощ, роса та туман.

До твердих – сніг, іній та град.

Опади відрізняються й за характером випадіння. Зливою вважають короткочасні опади (зазвичай дощ) великої інтенсивності. Якщо на землю поволі осідають найдрібніші крапельки води чи сніжинки, опади називають мрячними. Коли несильні опади тривають кілька годин поспіль, їх вважають обложними.   

Деякі види опадів випадають з хмар: це дощ, сніг та град. Дощ складається з різних за розміром краплин води. Сніг – з красивих складних крижаних кристаликів – сніжинок. Град являє собою щільні кульки криги розміром від горошини до голубиного яйця. Він виникає лише влітку під час сильних гроз, іноді вкриваючи землю шаром до 20-30 см. Його формування пов’язане з сильним нагріванням повітря й підняттям хмарин на значні висоти, де вода замерзає й відбувається нашарування криги. Град знищує посіви, оббиває квіти й плоди дерев, іноді завдає значних пошкоджень будівлям.

А безпосередньо з насиченого вологою повітря випадають туман, роса та іній. Туман часто виникає вранці при охолодженні теплого повітря від холодної поверхні землі або води. При цьому водяна пара конденсується, перетворюючись у найдрібніші крапельки, які висять у повітря. Фактично туман – це хмара, що лежить на земній поверхні. Коли тепле повітря, насичене водяною парою, у ясні літні ночі стикається з холодною землею, виникає роса. Так само утворюється восени та навесні іній, коли температура поверхні нижча 0⁰ С.

  Вимірювання кількості опадів. На метеостанціях ретельно слідкують за кількістю атмосферних опадів, використовуючи при цьому прилад опадомір. Він являє собою відро з дощомірною склянкою, яке ставлять на певну висоту над поверхнею. Туди збирається вся вода, що випадає з атмосфери. Двічі на добу воду виливають, визначаючи, скільки міліметрів її накопичилося. Якщо опади були у твердому стані, перед визначенням кількості, дають змогу їм розтанути. Товщину снігового покриву визначають снігомірною рейкою. В середньому по земній кулі випадає близько 1000 мм опадів за рік. Це означає, якщо б ця вода не випаровувалася й не просмоктувалася в землю, протягом року накопичився б шар води у 10 м, який вкрив би всю Землю.

На Землі опади розподіляються вкрай нерівномірно: в окремих місцях їх не буває цілими десятиліттями поспіль, в інших – дощі йдуть щоденно і їх навіть очікують у певний час доби. Кількість опадів, в першу чергу, пов’язана з атмосферним тиском.

Якщо атмосферний тиск знижується – це ознака того, що будуть опади. Це пояснюється тим, що повітря підіймається вгору й утворюються хмари, з яких випадають опади. Якщо тиск зростає, слід чекати ясної погоди. При цьому повітря осідає на поверхню й хмари розсіюються.     Знаючи про існування сталих поясів низького та високого тиску на планеті, можемо встановити закономірність поширення опадів. На екваторі та помірних широтах, де переважає низький тиск, опадів багато: часто понад 1000-2000 мм на рік. У тропічних широтах та біля полюсів, де тиск високий, кількість опадів незначна: менше 200 мм на рік.

На річну кількість опадів також впливають й інші чинники. Зокрема, напрям вітру. Вітер з океану приносить вологу погоду, з материків – посушливу. Так, всі опади, що випадають над територією України, являють собою воду, яка випарувалася з поверхні Атлантичного океану й була принесена західними вітрами.

Ще у першій половині ХІХ ст. було помічено, що суттєвий вплив на кількість атмосферних опадів біля узбереж океанів мають морські течії. У тих місцях, де біля берега проходять холодні течії, опадів майже не буває й виникають берегові пустелі. Там, де течії теплі – на узбережжі велика кількість опадів. Такі закономірності пояснюються тим, що різні за температурою течії впливають на температуру повітря, а вона, в свою чергу, на атмосферний тиск.