Что такое облако?
Это миллиарды маленьких капелек воды и ледяных иголочек, которые висят в воздухе.
Почему же они не падают?
Дело в том, что эти капельки с иголочками удерживаются восходящими потоками воздуха. Облако - это всегда восходящий поток. Изначально восходящие потоки возникают по разным причинам. Воздух, поднимаясь вверх, охлаждается и при определенной температуре начинается конденсация водяного пара, который содержится в воздухе.
Когда происходит конденсация (то есть превращение невидимого водяного пара в жидкость), в окружающую среду выделяется тепловая энергия. Капелька нагревает вокруг себя воздух, и возникает маленький теплый «воздушный шарик» с капелькой в середине. Такой же процесс происходит, когда капелька застывает и становится ледяной иголочкой (также в окружающую среду выделяется тепловая энергия).
Эти маленькие«воздушные шарики», по закону Архимеда устремляются вверх. Миллиарды таких «воздушных шариков»в разы усиливают восходящие потоки.
Вначале облака похожи на маленькие ваточки, летящие по небу. Но любая такая маленькая беленькая ваточка может превратиться в мощное кучевое облако, а затем и в грозовую тучу.
Как же образуются восходящие потоки?
Чаще всего восходящие потоки образуются из-за неравномерного нагрева почвы лучами солнца. Почва нагреваются и согревает прилегающей к ней в воздух, который устремляется вверх, а на его место затекает холодный воздух, который также нагревается и уходит вверх.
При прохождении теплого атмосферного фронта внутри циклона, теплый воздух медленно поднимается по клину холодного воздуха, создавая устойчивый восходящий поток. В таком потоке возникают слоистые и перистые облака. Перистые облака образуются на границе тропосферы и стратосферы, на высотеот 8 до 12 км. В стратосфере облаков, как правило не наблюдают, но иногда в неё проникают вершины грозовых туч, которые в метеорологии классифицируются, как «облака вертикального развития».
При прохождении холодного атмосферного фронта, также внутри циклона, из-за вытеснения наверх теплого воздуха холодным, возникает мощный восходящий поток, который трансформируется в идущие стеной грозовые тучи и связанные с ними ливни, грады, шквалы, вихри, смерчи, а зимой - снежные заряды. При определенных условиях (чаще всего это бывает летней ночью) грозовая туча может образоваться и внутри теплого фронта.
Компактный, но очень мощный восходящий поток создает реактивная струя двигателя самолета. Узкая белая полоска, которую прочертил самолет, может со временем разрастись в большое перистое облако, состоящее из ледяных кристалликов.
Кстати, перистые облака-самые красивые.
А бывают ли облака в более высоких слоях атмосферы?
В июне-июле, в северном полушарии, вдоль 57-й параллели, ночью можно наблюдать очень красивые серебристые облака. (Кстати, город Тюмень находится именно на 57-й параллели). Вдоль 57 параллели белые ночи еще не наступают, но северная часть неба остается очень светлой даже в полночь. На фоне светлой северной части неба и видны серебристые облака. Они находятся в мезосфере, на очень большой высоте: около 80 км. Сквозь серебристые облака видны звезды, но и сами облака тоже светятся.
Серебристые облака, благодаря их большой высоте, подсвечиваются солнцем, скрывшимся за горизонтом.До обычных облаков, которые не выше 12 км, солнечные лучи еще «не достают». (На фоне серебристых, обычные тропосферные облака кажутся черными.)
Состав серебристых облаков для ученых до сих пор остается загадкой.
А возможно ли создание искусственных облаков?
Для образования капелек и льдинок, из которых состоит облако, необходимо два условия: высокая влажность и наличие в воздухе мельчайших частиц пыли. Эти частицы играют роль ядер конденсации, вокруг которых и образуются капелька или льдинка. Таких частиц в атмосфере всегда недостаточно, поэтому искусственно увеличив их количество, например, распыляя йодистое серебро, можно «подстегнуть» образование облаков. Распыление с самолета йодистого серебра создает условия для создания«искусственных облаков» и даже может вызывать осадки.
Но последнее возможно только при достаточно высокой влажности воздуха.
Еще один интересный факт, связанный с облаками.
Днем Земля получает солнечную энергию, а ночью возвращает её обратно в космос при помощи инфракрасных лучей. Это происходит в ясную ночь. Но если ночь облачная, эти лучи отражаются от облаков и возвращаются на землю. В ясную звездную ночь температура у поверхности земли может понизится на 12°. По этой причине, в конце августа, на траве под утро образуется иней.
А в облачную ночь температура у поверхности земли не понижается.
Надо заметить, что количество облаков над поверхностью всей Земли таково, что Земля по ночам в среднем остывает на столько, на сколько нагревается за день. То есть на Земле установилось тепловое равновесие при температуре, пригодной для существования жизни. Если бы над поверхностью Земли был сплошной облачный покров (как на Венере), то тепловое равновесие наступило бы при гораздо более высокой температуре (на Венере это 470°С). И наоборот, если бы над поверхностью Земли не было облаков совсем, Земля бы замерзла.
Таким образом, количество облаков над поверхностью Земли, а также оптимальное расстояние от Земли до Солнца создают температурный режим, необходимый для существования на Земле жизни. И это тоже чудо. И таких чудес очень много вокруг нас, мы просто к ним настолько привыкли, что перестали их замечать.