ОБЛАКА
атмосферные, скопление в
атмосфере продуктов конденсации водяного пара в виде огромного числа
мельчайших капелек воды или кристалликов льда либо тех и других. Аналогичные
скопления непосредственно у земной поверхности наз.
туманом. О.-
существ, погодообразующий фактор, определяющий формирование и режим осадков,
влияющий на тепловой режим атмосферы и Земли и т. д. О. покрывают в среднем
около половины небосвода Земли и содержат при этом во взвешенном состоянии
до 109 т воды. О. являются важным звеном влагооборота
на
Земле, они могут перемещаться на тысячи км,
перенося и тем самым
перераспределяя огромные массы воды.
В основном водяной пар содержится в нижней
части атмосферы - тропосфере, поэтому именно здесь на различных высотах
и сосредоточено подавляющее большинство О. Однако нередко в стратосферу
проникают перистые и кучево-дождевые О., последние могут иногда достигать
высоты 16 и более км. В стратосфере могут также возникать перламутровые
О. (на выс. ок. 25 км), а в мезосфере - серебристые (ок. 80 км).
К
осн. формам О. (см. табл.) относятся: О. нижнего яруса - слоистые (однородный,
лишённый упорядоченной структуры, сравнительно тонкий слой), слоисто-кучевые
(слой с ясно выраженной структурой в виде волн, гряд или крупных "пластин")
и слоисто-дождевые (сплошная серая пелена большой вертикальной мощности,
дающая длит, осадки в виде обложного дождя или снега); О. среднего яруса
- высоко-слоистые (сероватая или чуть синеватая пелена) и высоко-кучевые
(похожие на слоисто-кучевые, но более тонкие); О. верхнего яруса - перистые
(неплотные, часто просвечивающие О. в виде отд. параллельных или спутанных
нитей), перисто-слоистые (белая или голубоватая, довольно однородная пелена)
и перисто-кучевые (тонкие, полупрозрачные О. в виде ряби или скопления
хлопьев) и, наконец, О. вертикального развития, имеющие сравнительно плоские
основания и куполообразные вершины часто причудливых очертаний - кучевые,
мощно-кучевые и кучево-дождевые (см. на вклейке, табл. XIV, XV, стр. 112-113).
Имеются многочисл. разновидности осн. форм О.
Образование О. связано с возникновением
в атмосфере областей с высокой относит, влажностью. Наличие в атмосфере
огромного числа мельчайших частиц, играющих роль ядер конденсации,
обеспечивает
появление зародышевых капель уже при достижении насыщения. Условия же насыщения
создаются в результате охлаждения воз духа, вызванного, напр., расширением
его при упорядоченном подъёме на фронтах атмосферных
(так образуются
О. Ns и системы Ns-As - Ас), при неупорядоченном турбулентном перемешивании
или волновых движениях (St, Sc, Ac), при конвективном подъёме (Сu, СuCong,
Сb), при обтекании горных препятствий (Ас) и др. Дальнейшее охлаждение
воздуха приводит к появлению избыточного пара, который поглощается растущими
каплями. Т. о., первоначально капли растут преим. за счёт конденсации водяного
пара. Затем, по мере их укрупнения, всё большую роль начинают играть процессы
столкновения и слияния капель друг с другом (т. н. коагуляция облачных
элементов). Коагуляционный механизм - основной механизм роста облачных
капель радиусом более 30 мкм.
При отрицат. темп-pax О. могут быть капельные
(переохлаждённые), кристаллич. или смешанные, т. е. состоящие из капель
и кристаллов. Малые размеры облачных капель позволяют им долго сохраняться
в жидком виде и при отрицат. темп-pax. Так, при -10 °С О. в половине случаев
капельные, в 30% - смешанные и лишь в 20% кристаллические. Переохлаждённые
же капли в О. встречаются вплоть до -40 °С. Пересыщение над кристаллами
значительно больше, чем над каплями (насыщающая упругость водяного пара
над льдом ниже, чем над водой), благодаря чему в смешанных О. кристаллы
растут значительно быстрее капель, что способствует выпадению осадков.
Размеры подавляющего большинства капель
в О. составляют тысячные и сотые доли мм, а. их концентрация - сотни
в 1 см3. Кристаллы обычно имеют в десятки раз большие
размеры, а концентрация их в тысячи и десятки тысяч раз меньше (до сотни
в 1 л). Форма кристаллов зависит гл. обр. от темп-ры их образования и чрезвычайно
разнообразна - иглы, столбики, пучки столбиков, тонкие и толстые пластинки
и, наконец, просто частицы неправильной формы. В О., как правило, присутствуют
и "сверхкрупные", капли, достигающие десятых долей мм с концентрацией
единицы и менее в 1 л. Подобные частицы являются зародышами осадков и вносят
осн. вклад в радиолокац. сигнал от капельных облаков. Масса сконденсированной
воды в единице объёма О. наз. водностью О. и колеблется обычно от десятых
долей до неск. г/м3для капельных О. и от тысячных до
десятых долей г/м3в кристаллических. Данные о физич.
строении О. получены гл. обр. с помощью самолётов - летающих лабораторий,
оснащённых спец. аппаратурой. Дифракция и преломление света в частицах
О. вызывают различные оптич. явления - глории, гало, венцы и др.,-
по к-рым можно судить о наличии в О. капель или кристаллов. Широкое применение
находят радиолокац. методы исследования О., развиваются спутниковые и лазерные
методы.
Многообразны и сложны физич. процессы,
управляющие развитием О. Возникнув на ядрах конденсации, облачные капли
растут, перемещаются внутри О., выносятся за его пределы и испаряются.
Время жизни облачных частиц может быть во много раз меньше времени жизни
О. в целом. Цикл жизни О. в целом завершается его испарением. Выпадение
осадков способствует уносу воды и ускоряет процесс разрушения О. Длит,
существование О. объясняется малыми скоростями падения частиц (капли радиусом
1-10 мкм падают со скоростью 0,05- 1,2 см/сек), наличием
восходящих движений воздуха, к-рые не только поддерживают облачные частицы,
но и вместе с турбулентными движениями обеспечивают приток водяного пара
и способствуют зарождению новых частиц.
Можно управлять нек-рыми процессами в О.,
искусственно изменяя их фазовое состояние и микроструктуру. Наибольшие
успехи достигнуты в рассеивании переохлаждённых О. и туманов, в воздействии
на градоопасные О. в целях предотвращения градобитий (см.
Град). Для
рассеяния переохлаждённых О. и туманов в них вносятся (с помощью специальных
наземных установок - генераторов или с самолёта) хладореагенты (частицы
сухого льда - твёрдой углекислоты) или частицы ледообразующих веществ (йодистое
серебро, йодистый свинец и др.), способствующие образованию в О. достаточного
кол-ва кристалликов льда, к-рые затем укрупняются и выпадают из облаков.
При этом упругость водяного пара в О. понижается, капли испаряются и наступает
рассеяние О. (тумана). Таким методом рассеивают туманы и низкие О. над
взлётно-посадочными полосами в аэропортах. Время и место внесения реагентов
определяются с помощью спец. метеорологич. радиолокационных станций. О.
могут быть искусственно созданы с помощью тепловых источников конвекции
- метеотронов - или с помощью внесения дополнительной влаги. Так, при сгорании
1 кг керосина образуется около 1,2 кг водяного пара. Этого
обычно достаточно для образования конденсационных следов за самолётами,
летящими на вые. 8-12 км. Длительность существования таких следов
зависит от влажности атмосферы.
Ведутся активные поиски способов искусств,
регулирования и перераспределения осадков. Большая природная изменчивость
кол-ва естественно выпадающих осадков существенно осложняет проблему определения
реальной эффективности применяемых методов воздействия. С развитием этих
методов всё большее внимание привлекают экономич., юрид. и социальные аспекты
проблемы искусств, воздействия на погоду.
Лит.: Атлас облаков, под ред. А.
X. Хргиана, Л., 1957; Физика облаков, под ред. А. X. Хргиана, Л., 1961;
Ш м е т е р С. М., Физика конвективных облаков, Л., 1972; Труды VIII Всесоюзной
конференции по физике облаков и активным воздействиям, Л., 1970; Изменение
погоды человеком, пер. с англ., под ред. И. П. Мазина, М., 1972; Mason
В. J., The physics of clouds, Oxf., 1957; Proceedings of the International
conference on cloud physics, Toronto, August, 1968, Toronto, 1968. И.
П. Мазин.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я