Как возникает неустойчивая погода
Кто из нас в жаркий летний день не любовался белыми кучевыми облаками, медленно плывущими по голубому небу! Они так своеобразны, так похожи на куски ваты, что их трудно спутать с другими формами облаков.
Кучевые облака называют еще иногда «облаками хорошей погоды». И действительно, редко бывает такое летнее солнечное утро, чтобы к 10—11 часам утра не начали образовываться кучевые облака (рис. 8, а). Этих облаков становится больше всего в послеполуденные часы, а к вечеру они опять рассеиваются.
Но не всегда кучевые облака оправдывают свое название «облаков хорошей погоды». В некоторые летние дни кучевые облака начинают нагромождаться вверх в виде гор или башен (рис. 8, б), их нижнее основание темнеет, а вершины ослепительно сверкают под лучами Солнца. Такие облака называются мощными кучевыми; их толщина от нижнего основания до вершины достигает нескольких километров.
Но вот в мощном кучевом облаке начинает происходить какая-то на первый взгляд незаметная перемена. Его вершина, имеющая форму цветной капусты (рис. 8, б), постепенно затуманивается, теряет четкость своих очертаний, и от вершины во все стороны начинают вырастать тонкие перистые облака (рис. 8, в). Если облако находится у горизонта, то «в профиль» оно становится похожим на кузнечную наковальню.
Теперь облако уже называется кучево-дождевым, так как с того момента, когда вершина его начала затуманиваться, из облака стал падать дождь. Именно такие облака, «грозовые тучи», приносят с собой летние ливни, грозы, град, а осенью и весной «крупу» — белые шарики, более мелкие, чем градины.
Зимой кучевые облака почти никогда не наблюдаются (обычно они начинают образовываться только после схода снежного покрова), а кучево-дождевые облака все же наблюдаются, хотя и значительно реже, чем летом. Зимние кучево-дождевые облака гораздо ниже, «приземистее», чем летние, и приносят короткие снежные шквалы.
Для кучевых и кучево-дождевых облаков очень характерно то, что они сильно развиты в высоту и редко закрывают сплошь весь видимый небосвод — между ними обычно бывают просветы голубого неба.
Кучевая и кучево-дождевая облачность возникает тогда, когда воздух в нижних слоях сильно нагревается от земной поверхности. Нагретый слой воздуха становится более легким и, как пробка, всплывает вверх в виде отдельных пузырей или струй, а на его место сверху опускается более тяжелый, холодный воздух из верхних слоев.
Воздух, как и всякий газ, нагревается при сжатии и охлаждается при расширении. Когда воздух поднимается вверх, он попадает в условия более слабого давления — ведь слой атмосферы над ним становится тоньше и атмосферное давление с высотой ослабевает. В этих условиях поднимающийся воздух расширяется и охлаждается. Температура его становится ниже на один градус через каждые 100 метров подъема.
По мере того как струи воздуха поднимаются все выше и выше, они становятся все холоднее; наконец, на некоторой высоте начинается конденсация водяного пара, находящегося в воздухе, и образуются кучевые и кучево-дождевые облака.
Опускающиеся струи воздуха попадают в слои с более сильным давлением и от сжатия нагреваются. В них не только не происходит никакой конденсации, но даже испаряются и рассеиваются те облака, которые были случайно увлечены этим нисходящим потоком. Поэтому кучевые и кучево-дождевые облака представляют изолированные клубы, или «кучи», облаков с просветами между ними, нагромождающиеся в высоту.
Такие облака пронизывают снизу вверх много слоев атмосферы, и бурные восходящие потоки воздуха увлекают за собой вверх водяные капли в те высокие холодные слои, в которых всегда имеются тонкие ледяные кристаллы. Как только облако вырастет до слоя с ледяными кристаллами, сразу его вершина начинает затуманиваться, и облако из кучевого превращается в кучево-дождевое.
Сильные восходящие потоки воздуха в кучево-дождевых облаках приводят к образованию града, а также другого интересного явления природы — грозы.
Осадки кучево-дождевых облаков хотя и сильны, но продолжаются недолго: ведь кучево-дождевое облако сплошь закрывает небо только на небольшом пространстве и быстро переносится ветром. Поэтому погода при кучево-дождевой облачности очень неустойчива — то выпадает сильный дождь или снег, то светит Солнце.
Теперь нам уже понятно, почему кучевая и кучево-дождевая облачность образуется главным образом летним днем — ведь в это время Солнце наиболее сильно нагревает земную поверхность, что вызывает восходящие токи воздуха. Но кучевая и кучево-дождевая облачность может возникать не только из-за солнечного нагрева — эта облачность образуется также в холодной воздушной массе, приходящей из холодных областей в теплые. Холодный воздух в этом случае тоже нагревается от более теплой земной поверхности, в нем возникают восходящие токи, образуется кучевая и кучево-дождевая облачность, выпадают ливни, наблюдаются грозы; зимой, когда солнечное нагревание слабо, кучеводождевая облачность со снежными шквалами образуется только при вторжении холодных воздушных масс.
Итак, холодные воздушные массы обладают несколькими характерными признаками, по которым мы можем их узнать.
- Холодные воздушные массы движутся из холодных областей в теплые и к нам приходят обычно с севера — из Арктики. Летом они могут приходить также с запада — с более холодного, чем суша, Атлантического океана. Значит, обычно в холодной воздушной массе дуют северные или западные ветры.
- О приходе холодной воздушной массы мы можем судить по резкому похолоданию.
- Холодные воздушные массы приносят с собой неустойчивую погоду: летом относительно прохладную, зимой — морозную, ветреную, с кучево-дождевыми облаками, с внезапными прояснениями; летом с ливнями, градом и грозами, зимой — со снежными шквалами и вспышками пурги.