Хмара

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Хмари
Рух хмар

Хма́ра — скупчення на певній висоті в тропосфері продуктів конденсації водяної пари (водяні хмари), кристалів льоду (льодяні хмари), або їх суміші (мішані хмари), видиме неозброєним оком. При укрупненні хмарних елементів і зростанні їхньої швидкості падіння вони випадають із хмар у вигляді опадів. Таке скупчення поблизу земної поверхні зветься туманом, імлою — в залежності від концентрації. Краплинки атмосферної вологи на поверхні різних тіл звуться росою, кристали льоду — інеєм. Зазвичай хмари спостерігаються в тропосфері, нижньому шарі земної атмосфери. Тропосферні хмари поділяються на роди, види, різновиди за додатковими ознаками відповідно до міжнародної класифікації хмар. Зрідка спостерігаються інші види хмар: перламутрові хмари (на висоті 20-25 км) і сріблясті хмари (70-80 км).

Утворення хмар[ред. | ред. код]

Утворення хмар пов'язане з виникненням в атмосфері областей з високою відносною вологістю. Хмароутворення проходить чотири етапи[1]:

  • Випаровування вологи у вигляді водяної пари з поверхні землі, водойм, або рослинами (транспірація).
  • Підйом водяної пари вгору (вологе повітря, тобто газова суміш повітря та водяної пари, легше за сухе).
  • Розширення й охолодження вологого повітря з висотою, абсолютна вологість повітря зменшується, відносна збільшується.
  • Коли відносна вологість повітря сягає 100 % (точки роси), відбувається зміна фазового стану води у повітрі — конденсація краплин рідкої води з водяної пари. Температура за якої відбувається цей процес залежить від початкових значень відносної вологості та температури повітря поблизу поверхні випаровування.

Наявність в атмосфері величезного числа дрібних частинок, що грають роль ядер конденсації, забезпечує появу зародкових крапель уже при досягненні насичення. Умови насичення створюються в результаті охолодження повітря, викликаного його розширенням при:

Подальше охолодження повітря приводить до появи надлишкової пари, що поглинається краплями що зростають в діаметрі. Таким чином, спочатку краплі ростуть переважно за рахунок конденсації водяної пари. Потім, по мірі їхнього укрупнення, все більшу роль починають грати процеси зіткнення й злиття крапель одна з одною (так звана коагуляція хмарних елементів). Коагуляційний механізм — основний механізм росту хмарних крапель радіусом понад 30 мкм. При від'ємних температурах хмари можуть бути краплинні (переохолоджені), кристалічні або змішані, тобто складеними із крапель і кристалів. Малі розміри хмарних крапель дозволяють їм довго зберігатися в рідкому стані й при від'ємних температурах. Так, при −10 °C хмари у половині випадків краплинні, в 30 % — змішані, й лише в 20 % — кристалічні. Переохолоджені ж краплі в хмарах зустрічаються аж до −40 °C. Перенасичення над кристалами значно більше, ніж над краплями (пружність насичення водяної пари над льодом нижче, ніж над водою), завдяки чому в змішаних хмарах кристали ростуть значно швидше, ніж краплі, що сприяє випаданню гідрометеорів.

Класифікація[ред. | ред. код]

Типове розташування хмар

Наприкінці 19 століття була прийнята міжнародна класифікація хмар. Ця класифікація являє собою поділ тропосферних хмар на роди, види, різновиди за додатковими ознаками із відповідними латинськими найменуваннями, прийнятими за міжнародною угодою. В Україні застосовуються також їхні українські еквіваленти.

Хмари можна класифікувати в різний спосіб:

  • за висотою формування,
  • за формою,
  • внутрішньою будовою.

У залежності від швидкості висхідних потоків можна виділити три класи хмар[1]:

  • Купчасті хмари утворюються за процесів конвекції, швидкого підйому прогрітого повітря від земної поверхні та таких же швидких спадних процесів холодного з гори до низу. Площа таких конвективних комірок 1-10 км².
  • Шаруваті хмари утворюються на поверхні зіткнення теплих і холодних мас повітря. Коли холодний фронт вклинюється в теплу повітряну масу й дуже повільно підіймає її над собою. Суцільна хмарність утворюється на площі тисяч км².
  • Хвильоподібні хмари слугують індикатором хвильових процесів у земній атмосфері внаслідок стрибка густини (бароклин) на поверхні розділу різних повітряних шарів. Хвильоподібні рухи повітря на такій поверхні утворюють хмари під час висхідних рухів та руйнують їх під час спадних. Такі хмари найчастіше невеликі за площею.

Яруси хмар[ред. | ред. код]

Кожний рід хмар спостерігається у визначеному інтервалі висот (ярусі), що залежить від широти. У залежності від висоти основи виділяють:

  • хмари верхнього ярусу — в основному складаються з кристалів льоду, тому що вони розташовуються в помірних широтах вище 5 км, у полярних — вище 3 км, у тропічних — вище 6 км. Хмари верхнього ярусу звичайно тонкі і білі за зовнішнім виглядом, але можуть зустрічатися і багатокольорові, коли Сонце розташоване низько над обрієм;
  • хмари середнього ярусу — звичайно зустрічаються на висотах 2-7 км для помірних широт, 2-4 км — для полярних і 2-8 км — для тропічних. Оскільки їхні висоти невеликі, то вони переважно складаються з крапельок води, однак, можуть містити і кристалики льоду, коли температура досить низька;
  • хмари нижнього ярусу — в основному складаються з крапельок води, тому що вони розташовуються на висотах нижче 2 км. Однак, коли температура досить низька, ці хмари можуть також містити частки льоду і сніг.

Окремо виділяють

  • хмари вертикального розвитку з основою на рівні нижнього ярусу і високими вершинами (іноді до 14 км і вище). Це — купчасті хмари, що мають вид ізольованих хмарних мас, вертикальні розміри яких одного порядку з горизонтальними. Викликаються вони звичайно або температурною конвекцією, або фронтальним підйомом, і можуть рости до висоти 12 км, реалізуючи зростаючу енергію через конденсацію водяної пари в межах самої хмари.
Ярус Тип Висота (км) Ілюстрація
Полярні широти Помірні широти Тропічні широти
Верхній А (лат. Cirro; англ. High) 3-8 5-13 6-18 Cirrus clouds2.jpg
Середній B (лат. Alto; англ. Midium) 2-4 2-7 2-8 Altocumulus stratiformis translucidus.jpg
Нижній C (лат. Strato; англ. Low) до 2 до 2 до 2 Clouds Over House (3109031177).jpg
Вертикального
розвитку
D Хмара вертикального розвитку, пустеля Мохаве

Роди хмар[ред. | ред. код]

За формою хмарних утворень виділяється 10 родів хмар, що взаємно виключають один одного:

Символ Рід Латинська назва
Cirrus.svg Перисті Cirrus (Ci)
Cirrocumulus.svg Перисто-купчасті Cirrocumulus (Cc)
Cirrostratus.svg Перисто-шаруваті Cirrostratus (Cs)
Altocumulus.svg Високо-купчасті Altocumulus (Ac)
Altostratus.svg Високо-шаруваті Altostratus (As)
Stratocumulus.svg Шарувато-купчасті Stratocumulus (Sc)
Stratus.svg Шаруваті Stratus (St)
Nimbostratus.svg Шарувато-дощові Nimbostratus (Ns)
Cumulus.svg Купчасті Cumulus (Cu)
Cumulonimbus.svg Купчасто-дощові Cumulonimbus (Cb)

Види хмар[ред. | ред. код]

Велика частина родів підрозділяється на види за особливостями їхньої форми і внутрішньої структури. Види також взаємно виключаються. Кожна окрема хмара визначеного роду може бути віднесена тільки до одного виду. Видові назви, застосовані як доповнення до родової назви хмари, такі:

Вид Латинська назва Скорочення
Волокнисті fibratus fid
Кігтевидні uncinus unc
Щільні spissatus spiss
Баштовидні castellanus cast
Пластівчасті floccus floc
Шаруватоподібні stratiformis str
Тумановидні nebulosus neb
Сочевицевидні lenticularis lent
Розірвані fractus fr
Плоскі humilis hum
Середні mediocris med
Потужні congestus cong
Лисі calvus calv
Волохаті capillatus cap

Різновиди хмар[ред. | ред. код]

Хмари можна класифікувати за особливостями макроскопічних елементів, а також за більшим або меншим ступенем прозорості. Різновиди взаємно не виключаються. Одна і та ж хмара може бути віднесена до двох або декількох різновидів, або до жодного з них. Назви різновидів, що можуть приєднуватися до назви роду хмар, такі:

Різновид Латинська назва Скорочення
переплутані intortus int
хребтовидні vertebratus vert
хвилясті undulatus und
радіальні radiatus rad
діряві lacunosus lac
подвійні duplicatus dupl
прозорі translucidus tr
роздільні perlucidus perl
непрозорі opacus op

Різновиди translucidus і opacus взаємно несумісні.

Волога у хмарах[ред. | ред. код]

У залежності від фазового стану частинок вологи хмари поділяються на[1]:

  • Водяні. Водність (кількість вологи у рідкому/твердому стані) таких хмар найбільша — 0,3-4 г/м³.
  • Крижані (кристалічні). Водність менша — 0,1-0,5 г/м³.
  • Мішані, слугують головним джерелом гідрометеорів — дощу, снігу, граду.

Різні види хмар можуть містити різні об'єми води:

  • декілька цеберок — крижані перисто-купчасті (100 х 100 х 20 м);
  • до 50 тис. тон — водно-крижані купчасто-дощові (2000 х 2000 х 8000 м);
  • десятки млрд тон — атмосферні фронти помірних широт (тис. х сотні х 10 км);
  • до 100 млрд тон — величезні тропічні циклони.

Див. також[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

Література[ред. | ред. код]

Посилання[ред. | ред. код]