Знаете ли вы, как образуются облака?

Все мы изучали в школе, как образуются облака и осадки: испарение влаги, конденсация, дождь. На первый взгляд всё просто и понятно. Но на самом деле формирование облаков зависит не только от температуры и влажности — в этом процессе участвует множество атмосферных факторов. Давайте разберёмся подробнее.

Для начала нам понадобится ещё немного очевидных знаний из школы. Как известно, вода вокруг нас существует в трёх состояниях: жидком, твёрдом и газообразном. Она постоянно переходит из одного из них в другое благодаря процессам испарения и конденсации. Этот цикл и лежит в основе образования облаков.

Когда солнце нагревает поверхность земли, жидкость из рек, озёр, морей и океанов, а также из почвы и растений, испаряется. Воздух может удержать лишь ограниченное количество водяного пара. Чем он теплее и суше, тем меньше его плотность и тем больше влаги он сможет вместить.   

При этом тёплый воздух легче, чем холодный, поэтому поднимается вверх в атмосфере. Там он остывает и оказывается в точке росы — это температура, при которой начинается конденсация. Водяной пар превращается в мелкие капельки воды или частицы льда. Этот процесс происходит на мельчайших частицах пыли, соли или дыма, которые называют центрами конденсации.

Но почему воздушные массы поднимаются в атмосферу? Есть несколько причин, о которых вы, возможно, не задумывались.

1. Конвекция воздуха в атмосфере. Это процесс, когда тепло переносится в жидкости или газах за счёт их собственного движения. Когда солнечные лучи нагревают поверхность земли, воздух над ней тоже становится теплее и легче и начинает подниматься вверх. Постепенно давление на него уменьшается, и он расширяется. При этом температура воздуха с высотой понижается, и происходит конденсация.
   
2. Рельеф местности. Когда ветер наталкивается на горные хребты или другие возвышенности, воздушные массы вынуждены двигаться по вертикали. Этот процесс называется орографический подъём. Чем выше оказывается воздух, тем больше он охлаждается. И как только температура достигает точки росы — начинается всё та же конденсация водяного пара. Таким образом формируются слоистые и слоисто-дождевые облака.
   
3. Тёплые и холодные атмосферные фронты. Когда тёплый воздух сталкивается с холодным, то поднимается над ним из-за разницы плотностей. Тёплая масса, скользя по поверхности холодной, охлаждается и конденсируется. Этот процесс особенно заметен вдоль тёплых фронтов — облака там обычно сильно вытянуты по горизонтали.
   
4. Циклоны. Они представляют собой области низкого давления, в которых воздух движется к центру и поднимается вверх. Это создаёт перепад давления, который способствует конденсации. Облака циклонического происхождения почти всегда приносят осадки.

Вообще Всемирная метеорологическая организация выделяет 10 основных родов облаков, каждый из которых можно разделить на виды, а те, в свою очередь, на разновидности. Практически все эти названия тоже знакомы нам из школы: перистые, перисто-слоистые, перисто-кучевые, высококучевые, высокослоистые, слоисто-дождевые, слоисто-кучевые, слоистые, кучевые, кучево-дождевые. 

Существуют и редкие виды облаков, которые встречаются только при определённых условиях, — например, лентикулярные. Они имеют характерную форму, напоминающую гладкий блин или линзу, и обычно образуются на гребнях воздушных волн или между двумя потоками воздуха, чаще всего — над горными хребтами. Их особенность в том, что они не двигаются, даже несмотря на ветер.

Ещё одно интересное явление — серебристые облака, которые образуются в стратосфере на высоте около 80 километров и состоят из кристаллов льда. Они становятся видимыми сразу после заката или перед восходом солнца, когда небо ещё тёмное, а солнечный свет освещает их снизу. Чаще всего их наблюдают в полярных регионах — выглядят они как сверкание или лёгкое сияние.

Кстати, облака встречаются не только на Земле. Например, на Венере они состоят из капелек серной кислоты, а на Юпитере — из аммиака и водяного льда. Выходит, что физика их формирования универсальна и работает не только на нашей планете, но и в других уголках Солнечной системы.

Так что облака — это сложный результат взаимодействия влаги, температуры и движения воздуха. И процесс, который кажется простым, на самом деле включает много деталей.