Причины разнообразия облаков.

Изучив литературу по данному вопросу, я выяснил, что облака - это видимые скопление мельчайших капель воды и (или) кристалликов льда, находящиеся на высоте в тропосфере. Капельные облачные элементы наблюдаются при температуре воздуха в облаке выше −10 °C; от −10 до −15 °C облака имеют смешанный состав (капли и кристаллы), а при температуре в облаке ниже −15 °С - кристаллические.

Главной причиной образования облаков является охлаждение воздуха. Причем, чем теплее и влажнее был воздух, тем больше будет облачность при его охлаждении. Существует три основных варианта охлаждения воздуха:

1. Нагретый и легкий воздух от земной поверхности поднимается вверх. Поднимаясь, он охлаждается, сжимается и происходит конденсация, то есть влага из состояния водяного пара превращается в мельчайшие, но видимые капельки. Это и есть облака. Такое явление можно наблюдать в теплый период года .

2. Теплый воздух перемещается вдоль (горизонтально) земной поверхности и встречает на своем пути горы, которые он вынужден преодолевать. Поднимаясь по склону горы, воздух охлаждается, сжимается и происходит конденсация, образуются облака .

3. Теплый (холодный) воздух перемещается вдоль земной поверхности и встречается с холодным (теплым) воздухом. От холодного воздуха теплый воздух начинает охлаждаться, сжиматься и образуются облака.

При взаимодействии теплого и холодного воздуха образуются атмосферные фронты, а их прохождение всегда связано с облачностью и осадками .

Степень покрытия неба облаками называют облачностью. Этот показатель выражают в баллах от 1 до 10.

Наблюдая за облаками, я выяснил, что они бывают разной формы, размера, цвета, плотности, скорости движения. Даже в течение одного дня они могут сильно отличаться друг от друга. Существуют три главных вида облаков:

* Слоистые облака - однообразные бледные низкие облака, которые можно наблюдать в пасмурную погоду. Они образуются при контакте теплого и холодного воздуха, когда теплый воздух медленно поднимается вверх по холодному, постепенно остывает, и из него выделяются капельки воды. Высота слоистых облаков всегда не более 2,5 км. Иногда слои похожи на большие валы с серым оттенком.

* Кучевые облака - плотные, днём ярко-белые облака больших размеров (до 5 км и более). Образуются при быстром подъеме теплого воздуха. Верхние части кучевых облаков имеют вид куполов или башен с округлыми очертаниями. Если рост их продолжается долго, то они становятся темнее и превращаются в кучево-дождевые облака.

* Перистые облака - тонкие белые полупрозрачные облака в виде перьев или волн. Образуются на большой высоте (6-12 км), поэтому состоят из мелких ледяных кристаллов. Они похожи на прозрачные тонкие нити, пелену или перья. Осадков они не дают, часто служат признаком смены погоды.

Помимо главных видов облаков существует большое количество смешанных или промежуточных видов: перисто-кучевые, перисто-слоистые, слоисто-кучевые, кучевые плоские, высококучевые просвечивающие, отдельно разорванные кучевые, умеренно выраженные мощные кучевые, слоисто дождевые, слоисто кучевые плотные, слоисто волнистые, перисто когтевидные, перистые нитевидные, перистые хребтовидные, перистые перепутанные и другие. В презентации к данной работе представлены фотографии перечисленных видов облаков, сделанные во время наблюдения за облаками в июне - августе 2009 года .

Анализ результатов наблюдений за облаками.

Для выяснения причин разнообразия облаков, я использовал личные наблюдения за температурой воздуха, направлением ветра, типами облаков и осадками: атмосферное давление, относительная влажность и облачность в баллах. Были построены столбчатые диаграммы соотношения облачных и безоблачных дней, круговые диаграммы видов облаков, графики хода температуры воздуха, атмосферного давления, столбчатые диаграммы относительной влажности воздуха для трех летних месяцев .

Оказалось, что облачных дней было больше, чем безоблачных во всех трех летних месяцах. Это объясняется тем, что в воздухе всегда есть влага. К тому же летом 2009 в Новосибирске влажность была повышенной. В июне преобладали слоистые, перистые и кучевые облака. В июле и августе чаще наблюдались кучевые, перисто-кучевые и слоистые облака.

Затем проводились сравнения:

1. Между изменением температуры и состоянием облачности. Оказалось, что высококучевые, высокослоистые и перистые когтевидные облака связаны со снижением температуры, а перисто-кучевые с повышением.

2. Между изменением атмосферного давления и состоянием облачности. Повышение атмосферного давления, как правило, вело к образованию облаков, а снижение к уменьшению облачности и отсутствию облаков.

3. Между относительной влажностью воздуха и состоянием облачности. Рост атмосферного давления вызывал увеличение относительной влажности, так как воздух сжимался. Поэтому появлялись облака, чаще кучевые. Снижение давления приводило к уменьшению влажности воздуха, так как воздух при нагревании расширяется. Облачность также уменьшалась, и небо было ясное или были отдельные облака: кучевые плоские, кучевые разорванные, перисто-кучевые, перисто-слоистые.

4. Между направлением ветра и состоянием облачности. Лето на удивление выдалось облачное, и практически все ветра были связаны с образованием облаков. В те дни, когда преобладали северные, северо-западные и северо-восточные ветра, чаще наблюдались кучевые, слоисто-кучевые или кучево-дождевые облака. Холодный воздух выталкивал вверх более теплый, и тот охлаждался. Южный, юго-западный и юго-восточный ветра были связаны со слоистыми, слоисто-кучевыми и высокослоистыми облаками, так как более теплый воздух поднимался по склону отступающего холодного и охлаждался от него. В те дни, когда хорошо прогретый от земной поверхности воздух поднимался, получались кучево-грозовые облака.

5. Между облачностью и атмосферными осадками. Лето было не только облачным, но и дождливым: 21 день в июне, 16 дней в июле и 16 дней в августе были дождливыми. Чаще всего дожди выпадали в дни с высокослоистыми, слоисто-дождевыми, кучево-дождевыми, кучево-грозовыми облаками.

Выделить какую-то одну главную причину разнообразия облаков сложно, потому что все элементы погоды оказывают влияние на облака. Однако чаще других на образование облаков влияли ветра, так как постоянная смена ветра приводила к тому, что, либо более теплый воздух приходил на территорию Новосибирской области, либо более холодный. В связи с этим менялось давление и относительная влажность, и появлялись облака разных видов. Реже теплый воздух, нагретый от земной поверхности, поднимался вверх и охлаждался, тогда тоже получались облака, чаще кучевые.