Метеорология и климатология (рус.)

Дождь состоит из капель диаметром более 0,5 мм, но не бо­лее 8 мм. При более значительных размерах капель они при падении разбиваются на части. В ливневых дождях величина капель больше, чем в обложных, особенно в начале дождя. При отрицательных температурах дождь иногда выпадает в пере­охлажденном виде; соприкасаясь с земной поверхностью, пере­охлажденные капли замерзают, покрывая ее ледяной коркой.

Морось состоит из капелек диаметром порядка 0,5—0,05 мм с очень малой скоростью выпадения; они легко переносятся вет­ром в горизонтальном направлении. Снег состоит из сложных ледяных кристаллов (снежинок). Формы их очень разнообразны в зависимости от условий их об­разования. Основная форма снежных кристаллов — шестилучевая звезда. Звезды получаются из шестиугольных пластинок потому, что сублимация водяного пара наиболее быстро проис­ходит на углах пластинок, где и нарастают лучи; на этих лучах, в свою очередь, создаются разветвления. Диаметры выпадаю­щих снежинок могут быть очень различными, в общем же — порядка миллиметров. Снежинки при выпадении часто сли­паются в крупные хлопья. При температурах, близких к нулю и выше нуля, выпадает мокрый снег или снег с дождем. Для него характерны крупные хлопья.

При определенных условиях из облаков выпадают осадки, т. е. капельки или кристаллы настолько крупных размеров, что они уже не могут удерживаться в атмосфере во взвешенном со­стоянии. Наиболее известны и важны дождь и снег. Однако име­ется еще несколько видов осадков, отличающихся от типичных форм дождя и снега.

Как дождь, так и снег выпадают в основном из облаков вос­ходящего скольжения и из облаков конвекции. В зависимости от этого и характер выпадения осадков будет различным.

Из облаков восходящего скольжения (слоисто-дождевых и высоко- слоистых), связанных с фронтами, выпадают обложные осадки. Это длительные осадки средней интенсивности. Они выпадают сразу на больших площадях, порядка сотен тысяч квадратных километров, сравнительно равномерно и достаточно продолжительно (часами и десятками часов). Осадки отмеча­ются на всех станциях или на большинстве станций на большой территории; при этом суммы осадков на отдельных станциях не слишком сильно отличаются одна от другой. Наибольший про­цент в общем количестве осадков в умеренных широтах состав­ляют именно обложные осадки.

Туман возникает в том случае, когда у земной поверхности создаются благоприятные условия для конденсации водяного пара. Нужные для этого ядра конденсации существуют в воз­духе всегда. Однако в больших промышленных центрах содер­жание в воздухе ядер конденсации, притом крупных, резко по­вышено. Поэтому повторяемость и плотность туманов в больших городах больше, чем в загородных местностях.

Вследствие гигроскопичности ядер конденсации образование тумана начинается при относительной влажности меньше 100% (около 90—95%), т. е. еще до достижения точки росы. Выше ска­зано, что при температурах порядка -10° и ниже туман может стать смешанным, а при очень низких температурах (ниже -30°) даже и чисто кристаллическим. Образование тумана при таких температурах возможно при значениях относительной влажности по психрометру значительно ниже 100% (до 80% и ниже). Такая влажность показывает отсутствие насыщения по отноше­нию к жидкой воде; но для ледяных кристаллов она будет со­ответствовать насыщению.

Мы уже знаем, что воздух часто представляется замутнен­ным вследствие наличия в нем загрязнений разного рода и мельчайших зачаточных продуктов конденсации. Эти аэрозоль­ные примеси рассеивают проходящий свет и приводят к ухуд­шению видимости.

Если помутнение воздуха невелико, оно называется дымкой. Помутняющие частицы при этом являются микроскопическими капельками и пылинками; но при очень низких температурах это также мельчайшие кристаллики. Такого рода помутнение может наблюдаться на высоких уровнях, придавая небесному своду белесоватость; в таких случаях дымка является зачаточ­ной стадией облаков.

Но обычно дымка наблюдается и у земной поверхности, распространяясь от нее на более или менее значительную высоту вверх. При этом дымка ослабляет краски ландшафта и умень­шает дальность видимости, т. е. расстояние, на котором разли­чимы очертания предметов.

Продолжительностью солнечного сияния называется время, в течение которого прямые солнечные лучи освещают земную по­верхность. На метеорологических станциях она измеряется ге­лиографами, основанными обычно на том, что под действием фокусированных солнечных лучей остается либо прожог на спе­циальной бумажной ленте, либо след на фотобумаге.

Продолжительность солнечного сияния является немаловаж­ным элементом климата. Она зависит от длины дня, определяе­мой географической широтой и временем года, а также от об­лачности, которая не пропускает прямую радиацию.

Продолжительность солнечного сияния можно выражать либо в часах, либо в процентах от наибольшей возможной продол­жительности, т. е. от долготы дня (относительная продолжи­тельность). В последнем случае особенно хорошо видно, на­сколько облачность уменьшает продолжительность солнечного сияния.

Степень покрытия небесного свода облаками называют облачностью. Облачность выражается в десятых долях покрытия неба. При облаках, полностью закрывающих небо, облачность обозначается числом 10, при совершенно ясном небе — числом 0. При выводе средних величин можно давать и десятые доли еди­ницы. Так, например, 5,7 означает, что облака покрывают 57% небосвода.

Для службы погоды существует особый код облачности, где все степени покрытия неба укладываются в рубрики от 0 до 8, а цифрой 9 обозначаются условия, когда облачность нельзя ви­деть из-за темноты, тумана, пыльной бури и т. п.

Облачность обычно определяется наблюдателем на глаз. Но существуют для этого и приборы в виде выпуклого полусфериче­ского зеркала, отражающего весь небосвод и фотографируемого сверху, либо в виде фотокамеры с аналогичным объективом.

В связи с фронтами возникают облака восходящего сколь­жения. Они представляют собой огромные облачные системы, вытянутые в длину вдоль фронта на тысячи километров и в ши­рину захватывающее сотни километров. В основной своей части они имеют вид мощных облачных слоев, почему и называются слоистообразными (не смешивать со слоистыми облаками по международной классификации). Фронт отделяет пологий клин холодного воздуха от лежащего рядом с ним и над ним более теплого воздуха (рис. 6.10). При этом, как правило, развивается восходящее движение теплого воздуха по холодному клину.

Так как поверхность фронта очень пологая (тангенс ее угла наклона всего 0,01 или меньше), то в основном движение теп­лого воздуха представляет собой горизонтальный перенос. Но все же к этому горизонтальному переносу присоединяется небольшая вертикальная составляющая, порядка сантиметров или долей сантиметра в секунду, и это чрезвычайно важно. Мед­ленное всползание теплого воздуха по холодному клину при­водит к адиабатическому охлаждению мощных его слоев и к конденсации в них водяного пара. В результате и возникает облачная система, расположенная в теплом воздухе над холод­ным клином.