Pilvet ovat seurausta vesihöyryn tiivistymisestä. Niillä on tärkeä rooli kosteuden uudelleenjakautumisprosessissa maapallolla.
Pilvikoostumus
Koostumuksesta riippuen jaetaan kolmeen ryhmään:
- Vesi - koostuu kokonaan vesipisaroista (yli -10 ℃). Alle nollan lämpötilassa pisaroita jäähdytetään.
- Jää tai kiteinen - koostuu kokonaan jääkiteistä (alle -15 ℃).
- Sekoitettu - seos jääkiteitä ja vesipisaroita (-10 - -15 ℃).
Vesipisaroita ja kiteitä kutsutaan pilvielementeiksi. Pisaran koko vaihtelee huomattavasti. Ne määritetään mikrovalokuvausmenetelmällä (luomalla valokuvia suurella suurennuksella).
Kun pilvi on vasta alkamassa muodostua, siinä olevien tippojen halkaisija vaihtelee välillä 5 - 50 mikronia (1 mikroni = 0,001 mm). Pilvien kehityksen vaiheessa pisaroista tulee suurempia - halkaisijaltaan 50-200 mikronia. Ne alkavat pudota vähitellen, kun taas meteorologiassa he puhuvat hienosta sateesta - tihkusadetta. Jatkossa pisarat voidaan muuttaa sadepisaroiksi, joiden halkaisija on 500 - 5000 mikronia.
Mielenkiintoinen fakta: pilvet näyttävät kevyiltä ja ”ilmaisilta”, mutta todellisuudessa suuren pilven paino on noin 1 tonni.
Kiteiden muoto ja koko ovat erilaisia kosteudesta ja ilman lämpötilasta riippuen. Suurinta osaa kutsutaan kokonaiseksi ja muistuttavat muodoltaan kuusikulmaista prismaa. Jos tällaisen kiteen korkeus on pieni verrattuna alustaan, tämä on levy. Vastakkaiset kiteet ovat jääpylväät. Löydämme myös monimutkaisia, neulanmuotoisia elementtejä.
Siten vesipisaroiden koko on pieni, mutta niiden tiheys pilven koostumuksessa on useita satoja 1 cm3: ssä. Kiteet, päinvastoin, ovat suurempia, mutta ne ovat vähemmän tiheitä - jopa 100/10 cm3.
Toinen tärkeä ominaisuus on vesipitoisuus - tämä on vesimäärä, joka sisältyy 1 m3 pilveen. Keskimääräinen vesipitoisuus:
- pilviä pienillä tippoilla - jopa 1 g / m3;
- kumula - 2 g / m3;
- cumulonimbus - 4-5 g / m3;
- kiteinen - korkeintaan 0,02 g / m3;
- sekoitettu - 0,2 - 0,3 g / m3.
Kuinka pilvet muodostuvat?
Pilvien muodostuminen on monimutkainen prosessi, jonka kaikki vaiheet liittyvät läheisesti toisiinsa. Pilviä voi muodostua missä tahansa leveysasteessa.
Pilvien muodostuminen
Pilvi syntyy vesihöyryn siirtyessä nestemäiseen tai kiinteään tilaan - tiivistyneenä. Se tapahtuu kahdesta syystä: lämpötilan laskusta ja absoluuttisen kosteuden lisääntymisestä. Useimmiten molemmat tekijät ovat läsnä samanaikaisesti.
Lämpötilan lasku selittyy ilmamassien nousulla samoin kuin niiden vaakasuunnassa tapahtuvalla liikkeellä (advektio). Niinpä lämmin ilma on maan kylmän pinnan yläpuolella. Ilmamassat nousevat useista syistä:
- konvektio;
- topografia;
- syklonien;
- ilmakehän fronttien muodostuminen.
Kun maan pintaa lämmitetään voimakkaasti auringonvalolla, lämpö siirtyy ilmaan. Konvektio tapahtuu - lämmitetty ilma nousee nopeasti ja alkaa jäähtyä korkeudella. Se sisältää vesihöyryä. Kastepiste on käsite - tämä on lämpötila, jossa vesihöyry saavuttaa kylläisyyspisteen ja alkaa tiivistyä.
Korkeus, jolla höyryn muutos kastepisaroiksi alkaa, on muodostuneen pilven alaraja tai tiivistymisaste. Samaan aikaan lämmitetty ilma virtaa edelleen maan pinnalta. Se ylittää alarajan ja kondensoitumista tapahtuu korkeammalla tasolla. Joten pilvi kasvaa korkeammaksi. Sen yläraja ilmaistaan yleensä epäselvästi, sitä kutsutaan vapaan konvektiotasoksi.
Mielenkiintoinen fakta: joskus nousuja ilmaantuu ilmavirtojen tielle. Niiden voittamisen aikana ilmamassat nousevat ylös.Tällaiset pilvet ovat alkuperää. Heidän korkeuden määrää esteen korkeus.
Sykloni on ilmamassan muodossa ilmakehän pyörre. Ilmamassat pyörivät kohti syklonin pystyakselin keskustaa. Tämän takia tapahtuu painehäviöitä - ilmavirta nousee voimakkaasti ylös. Ne voivat saavuttaa troposfäärin ylärajat ja muodostaa suuren määrän kerrostettuja, sadetta, kumpupilviä ja niiden lajikkeita. Tällaiset pilvet tuovat aina sadetta.
Ilmakehän rintaman vaikutus pilviin
Ilmakehän etuosa muodostuu lämpimän ja kylmän ilman massojen lähentymisen seurauksena. Tällöin pilviä voi esiintyä sekä lämpimän että kylmän edessä. Yli lämpimien pilvien muodostuminen tapahtuu intensiivisemmin.
Ilmamassojen törmäyksen aikana lämpimät virrat liikkuvat ylöspäin - kylmävirtojen lempeän vetäytymisen linjaa pitkin tai frontaalipintaa pitkin. Kun ilma liikkuu melkein vaakatasossa (pienellä ylöspäin), muodostuu nousevia pilviä. Tällaiset pilvet ovat merkittäviä niiden pienestä korkeudesta ja merkittävästä pituudesta vaakasuunnassa - jopa satojen kilometrien päähän.
Kumupilviä muodostuu kylmän ilmakehän yläpuolella. Kun lämpimät ilmamassat liukuvat ylös, kylmä liikkuu heti niiden alla.
Kuinka pilvet nousevat taivaan yli?
Pilvet ovat ilmaa kevyempiä. Ne sijaitsevat eri korkeuksilla. Pilvet liikkuvat taivaan yli ilmamassojen liikkumisen, tuulen virtausten vuoksi.
Mielenkiintoinen fakta: Pilvien liikkuminen vastakkaisiin suuntiin on hämmästyttävä, mutta ymmärrettävä ilmiö. Tämä johtuu siitä, että pilvet eivät ole jatkuvia ja liikkuvat yhdessä ilmavirtojen kanssa. Samalla tuulen suunta ja nopeus muuttuvat korkeuden mukaan.
Missä pilviä löytyy?
Jokaisella pilviryhmällä on tietty sijaintivyöhyke, joka riippuu vuodenajasta. Joten keväällä ja kesällä (maltillisilla leveysasteilla) vesipilvet miehittävät troposfäärin alaosan (ilmakehän alempi kerros, jonka yläraja sijaitsee 6-20 km korkeudessa). Sekoitetut pilvet miehittävät troposfäärin keskikerroksen, kun taas kiteiset pilvet miehittävät ylemmän. Syksy-talven alkaessa alapilossa voi esiintyä jääpilviä.
On olemassa myös pilvien luokittelu, jonka mukaan ne on jaettu perheisiin ja sukuihin. Jokaisella perheellä on oma taso:
- Pilviä pystysuunnassa (konvektio).
- Alempi taso on korkeintaan 2 km.
- Keskitaso on 2–6 km.
- Ylätaso on 6–13 km.
Tyypit pilviä
On 10 pilvisukua tai -tyyppiä, jotka eroavat toisistaan ulkonäön, muodon ja muiden parametrien mukaan.
Kumupilviä
Eri tiheys, kirkkaan valkoinen sävy. Kehitetty pystysuunnassa. Yläosa on pyöreä. Ne muodostuvat pääsääntöisesti neutraaleissa tai kylmissä ilmamassoissa. Paksuus - 1-2 tai 3-5 km.
Kerrokselliset pilvet
Rakenne muistuttaa sumua homogeenisuuden takia, mutta sen korkeus on 100-400 m. Useimmiten taivas on täysin peitetty, joskus havaitaan aukkoja. Keskimääräinen paksuus on kymmeniä, satoja metrejä.
Stratocumulus-pilviä
Ne eroavat harmaasta sävystä ja koostuvat pääasiassa vedestä. Ne voidaan esittää jatkuvana massana tai auringonsäteiden erottamina aaltoina. Paksuus - 200-800 m.
Verho
Ulkoisesti muistuttaa harmaan verhoa, joskus sinertävää. Voi olla homogeeninen tai hieman ilmaistu rakenne. Koostumusta hallitsevat kiteet, jäähdytetyt tipat.
Altocumulus-pilviä
Ominainen lämpimälle vuodenaikalle. Voi olla valkoinen, harmaa, sininen sävy. Ne ovat levyjä, revittyjä hiutaleita, joiden välillä auringonsäteet paistavat läpi. Korkeudeltaan ne ulottuvat satojen metrien päähän. Joskus ne muuttuvat voimakkaaseen kumulaatioon.
Tuuli pilviä
Lukuisat sirkuelementit (kierteet, silppuat, harjanteet), pitkänomaiset.Niillä on kuituinen rakenne ja mahdollinen silkkinen kiilto. Ne sijaitsevat korkealla ja koostuvat kiteistä.
Suuret kiteet hallitsevat, jotka putoavat huomattavasti alas. Siksi sirkuspilville on ominaista merkittävä vertikaalinen laajuus ja filamenttien epätasainen suunta.
Cirrocumulus pilviä
Ne ovat pallomaisia, pitkänomaisia, ja ne sijaitsevat 6 km: n korkeudessa. Tyypillinen piirre on varjojen puuttuminen. Reunat on myös mahdollista tahrata sateenkaarina. Muodostunut kiteistä.
Cirrostratus pilviä
Esitetään valkoisen sävyn muodossa, jolla on homogeeninen rakenne. Hyvin läpikuultava auringon ja kuunvalossa. Voi olla sumuista tai kuituista.
Mielenkiintoinen fakta: Kirrostratuspilvien mukana tapahtuu usein halo- tai halo-ilmiö. Tämä on optisen luonteen ilmakehän ilmiö, joka on hehku valonlähteen ympärillä. Se johtuu siitä, että pilvet läpi kulkevat valonsäteet taittavat kiteet. Halo esiintyy useammin ympyrän, puolipyörän, valopylvään jne. Muodossa.
Sadepilvet
Kiinteä kerros tummanharmaata. Paksuus saavuttaa useita kilometrejä. Sadekauden aikana se näyttää homogeeniselta. Taukoina niistä tulee heterogeenisiä.
Cumulonimbus pilviä
Ne erottuvat tiheydestä, pystysuorasta kehityksestä, voimakasta ukkosta, rakeista. Muodostuu isoista kumpupilvistä. Ne voidaan kerätä pitkälle riville - riville riviä.
Kuinka erottaa taivas kumpupilvot, Altocumulus- ja Cirrocumulus-pilvet?
Kumupilvillä on selkeä muoto, suuri koko. Sen paksuus vastaa yleensä leveyttä tai ylittää sen. Altocumulus-pilvet ovat pieniä ja hajallaan taivaalle (ilmestyvät useimmiten keväällä ja kesällä). Cirrocumulus-pilvet ovat ohuita, jotka muistuttavat aaltoa tai aaltoilua lukuisten mutkien takia.
Harvinaiset pilvet
Jos kumpupilvi, sirkus ja muut pilvet ovat yleisiä, silloin alla kuvattujen lajikkeiden näkemistä taivaalla voidaan pitää onneana.
Aamulla Gloria
Matalamaiset ilmakehän aallot, joita havaitaan useimmiten Australian pohjoisosassa (Carpentaria Bay). Asiantuntijat eivät vieläkään pysty selvittämään tällaisten pilvien muodostumisen tarkkaa syytä. Ne ulottuvat satojen kilometrien päähän ja sijaitsevat 100-200 metrin korkeudessa.
Myrskykaulus
Toinen nimi on brutto pilvi. Se on myös yleinen nimi tietylle lajikkeelle cumulonimbus-pilviä, jotka muistuttavat muodoltaan pitkää akselia. Usein ukkospanta muodostuu ilmakehän fronttien rajalle 100 - 2000 m korkeudessa. Se tuo esiin sadekuuroja, suihkut, ukkosta ja painehäviöitä maanpinnan läheisyyteen. Aamulla gloriaa pidetään harvinaisimpana ukonilmakauluksen lajikkeena.
Fallstreak-vaikutus
Kun aukko näkyy jatkuvassa Altocumulus- tai Cirrocumulus-pilvien kerroksessa, tämä on Fallstreak-vaikutus. Jääkiteiden putoamisen seurauksena esiintyy suuria reikiä. Ne on muodostettu lentävän lentokoneen ylempiin tasoihin tai jopa pakokaasuihin.
Jollei useista olosuhteista muuta johdu (ilman lämpötila, kosteus, jäähdytetyt vesipisarat), kristallit putoamisen aikana absorboivat vettä ja lisäävät kokoa. Pilven vesi haihtuu ja muodostuu rako.
Lenticular pilviä
Lenticular (lenticular) pilvet eivät liiku taivaan yli tuulen voimakkuudesta riippumatta. Ne syntyvät kahden ilmakerroksen välissä tai ilmaaallon huipulla. Vakaus johtuu siitä, että kondensoitumis- ja haihtumisprosessit tapahtuvat jatkuvasti aaltovirtauksissa. Sijaitsee usein lähellä vuoristoja korkeudella 2-15 km.
Pilviä Calvin Helmholtz
Ne muistuttavat meren aaltoja ja muodostuvat, kun kaksi ilmakerrosta liikkuu eri nopeudella. Tässä tapauksessa ylempi kerros liikkuu nopeammin, alempi - hitaammin.Yleisempi kovassa tuulessa ja muuttuvissa ilmantiheyksissä.
Sieni pilvi
Sienen muotoinen pilvi ei muodostu pelkästään ydin- tai lämpöydinräjähdyksien seurauksena. Se voi muodostua myöhemmin tavallisessa räjähdyksessä, edellyttäen että häiriöitä ei ole (esimerkiksi tuuli). Tähän sisältyy myös meteoriittien pudotuksen, tulivuorenpurkauksen aiheuttamia räjähdyksiä.
Hopeiset pilvet
Tällä harvinaisella ilmiöllä on useita nimiä. Niiden joukossa on yössä hehkuvia pilviä. Tosiasia, että niitä voidaan pitää vain syvän hämärän olosuhteissa tai auringonpimennyksen aikana. Nämä pilvet sijaitsevat melko korkealla - keskimäärin 82 km korkeudessa. Heidän tutkimuksensa suoritettiin paitsi maapallolta myös raketti-koettimien avulla.
Mielenkiintoinen fakta: Venäjän tähtitieteilijä Vitold Cerasky antoi suuren panoksen hopeapilvien tutkimukseen. On osoitettu, että tämä ilmiö on ominainen paitsi maapallolle, mutta myös muille planeetoille, esimerkiksi Marsille. Vuonna 2007 käynnistettiin NASA AIM -satelliitti, jonka tehtävänä on tutkia hopeapilviä.
Pilvet meduusat
Pilvet saivat tämän nimen, koska ne ovat muodoltaan samankaltaisia meduusan kanssa. Ne muodostuvat paikoissa, joissa märkä (Gulf Stream) ja kuiva (ilmakehän) ilma törmäävät. Alaluokka, joka muistuttaa lonkeroita, on muodostettu pudotuksen, mutta heti haihtuvien tippojen vuoksi.
Pilvistä
Pilviä, joilla on ominainen marsupiaalinen rakenne. Jokaisen solun koko on noin 500 metriä. Niitä pidetään erittäin harvinaisina (esiintyy muutaman kerran 10 vuoden ajan) ja ne muodostuvat trooppisten syklonien yhteydessä.
Äiti pilviä
Muodostunut noin 20–30 km korkeuteen. Erittäin harvinainen, mutta niitä ei voida sekoittaa muihin pilvityyppeihin niiden erityisvärin vuoksi. Ne muodostuvat talvi-kevätkaudella ja ovat näkyvissä vasta ennen auringonnousua tai auringonlaskun jälkeen.
Miksi pilvet ovat valkoisia?
Pilvet ovat valkoisia, koska niissä on runsaasti pilvi-elementtejä - tippoja ja kiteitä. Ne heijastavat auringonsäteitä. Mitä pienempi näiden elementtien koko on, sitä vaaleampi pilvi näyttää.
Mitä eroa pilven ja pilven välillä on?
Terminologiasta käsite "pilvi" puuttuu. Tämä on sama pilvi, mutta suurempi ja tummempi. Toisin kuin valkoinen pilvi, pilvi sisältää suuren määrän kosteutta vesipisaroiden suuren tiheyden vuoksi ja tuo sateita.
Miksi pilvet ovat valkoisia ja pilvet harmaat?
Pilvet saavat maasta katsottuna harmaita ja jopa mustia värejä, koska niille on ominaista korkea tiheys. Ne heittävät varjon toisiinsa ja välittävät heikosti myös auringonvaloa.
Mielenkiintoinen fakta: jos lentää suoraan harmaan pilven yläpuolella, se näyttää valkoiselta - auringonsäteet putoavat ylhäältä.
Mikä on kondenssireitti lentokoneelta?
Tiivistymispolku on ihmisen tai keinotekoinen pilvi. Se tapahtuu ilmakehän kosteuden sekoittumisen kanssa vesihöyryyn ilma-alusten moottorien vapauttamista pakokaasuista. Ajan myötä jälki katoaa - sen komponentit haihtuvat.
Kuinka selvittää sää pilvistä?
Pilvet eivät tarjoa täydellistä tietoa lähimmistä sääolosuhteista, mutta osa niistä voi kuitenkin ennustaa tiettyjä sääilmiöitä:
- Cumulus - yleensä hyvä sää ilman sadetta.
- Cumulonimbus (tiheämpi) - sijaitsee alhaalla maanpinnan yläpuolella, voi johtaa sateeseen.
- Cirrus - laskeutuen vähitellen maapallon pintaan, saattaa osoittaa sateen seuraavien 12 tunnin aikana.
- Kerrostettu - tuo harvoin sateita pienen paksuuden vuoksi.
Tiheät tummat pilvet johtavat sateisiin. Tässä tapauksessa musta tarkoittaa voimakkaan tuulen puuttumista, ruskehtava tarkoittaa voimakkaan tuulen mahdollisuutta ja harmaa voi tarkoittaa pitkittynyttä sadetta.
Sedimentointiprosessit
Sade muodostuu pääasiassa troposfäärissä, koska vesihöyryä on eniten.Lähellä maan pintaa sumu muodostuu kondenssituotteiden kertymisen seurauksena.
Sade muodostuu vain niissä pilvissä, jotka koostuvat suurista pilvipartikkeleista (0,1-7 mm). Niistä tulee raskaita, niitä ei voida pitää pilvessä ja pudota sateiden muodossa. Sateet saostuvat pilvistä tai laskeutuvat pinnalle ilmasta.
sademäärä:
- kansi - yksitoikkoinen, pitkä;
- tihkuva - ei voimakas, yksitoikkoinen;
- sadekuuroja leimaavat voimakkaat vaihtelut.
Sademäärä pinnalla:
- kaste;
- halla;
- jää (muodostuu millä tahansa pinnalla saostumahiukkasten jäätymisen vuoksi);
- matala (muodostuu vain maan pinnalle).
Luokittelematon sademäärä:
- jääneulat;
- Solaatio (harvinainen ukkosen aikana esiintyvä suuri vesikupla).
Pilvivalotusmenetelmät
Moderni tiede on löytänyt tapoja vaikuttaa pilviin. Erityisesti ylijäähdytettyjen pilvien leviäminen, sumu, vaikutus pilviin, joka kantaa rakeista. Tässä tapauksessa pilvien mikrorakenne ja niiden vaihetila muuttuvat keinotekoisesti.
Esimerkiksi ylikuumennetun pilven levittämiseksi siihen tuodaan jäähdytysreagensseja tai jään muodostavien aineiden jodipartikkeleita lentokoneesta. Nämä aineet edistävät suuren määrän kiteiden muodostumista - vesipisaroiden tiheys vähenee ja pilvi hajoaa. Sumuun vaikuttamiseksi käytetään samankaltaisia maa-asennuksia.
Keinosateet ovat mahdollisia myös esimerkiksi metsäpalojen aikana. Tätä varten pilviin tuodaan reagensseja lentokoneella - hopean jodidia tai erityisiä pyroteknisiä koostumuksia.