§ 30. Хмари, їхні форми. Хмарність. Туман

Переглядаючи фотографії в підручнику, гортаючи наукові журнали, ви, звичайно, звернули увагу, яка неймовірно красива наша планета з космосу. На чорному фоні Всесвіту — куля з голубими океанами та білим мереживом хмар. Хмари, які зігрівають нашу Землю й одночасно рятують нас від пекучого проміння, дають нам чисту воду, зрошують поля і напувають річки та озера.

Але щоб зрозуміти, як утворюються хмари, треба спочатку пригадати з курсу «Природознавство», як відбувається колообіг води на нашій планеті і що таке конденсація.

Ми вже знаємо, що найбільше водяної пари міститься в теплому повітрі. Тепле повітря, піднімаючись на певну висоту, забирає з собою вологу, що випарувалася з поверхні океанів, морів, поверхні рослин (мал. 99).

Мал. 99. Схема колообігу води

А вже на великій висоті повітря охолоджується, водяна пара стає насиченою і розпочинається процес конденсації, тобто процес утворення крапельок води або кристаликів льоду. Скупчення таких крапельок води або кристаликів льоду в повітрі на певній висоті називають хмарою.

2. Різновиди хмар

Перша міжнародна класифікація хмар була запропонована ще в XIX ст. Ця класифікація надзвичайно багатогранна, бо ж хмари розрізняють за висотою утворення (за ярусами), за формою, за об’ємом води, за прозорістю, за внутрішньою структурою (дощові, снігові, мішані) тощо. Розглянемо приклади хмар за висотою утворення.

Мал. 100. Різновиди хмар в одному кадрі: шаруваті, купчасто-дощові, перисті

Хмари нижнього ярусу. Хмари, які утворюються низько над землею, до висоти 2 км, у теплу пору року складаються з дрібних краплинок води, а в холодну — з кристаликів льоду. Це шарувато-дощові хмари. Часто ці хмари повністю закривають небо і приносять довготривалі дощі.

Мал. 101. Хмари над схилами Чорногірського хребта, Українські Карпати

Вертикальні хмари. Є хмари, які розташовуються на великій висоті, до кількох кілометрів. Їх відносять до вертикальних хмар. Це купчасто-дощові хмари. Вони виділяються на небі кількома відтінками: верхня частина хмари біла, а нижня — сіра, темно синя, фіолетова, — через велику кількість водяних крапель. Ці хмари часто супроводжуються розрядами блискавок, приносять короткочасні зливи, інколи — град.

Мал. 102. Купчасті хмари

Хмари середнього ярусу. На висоті кількох кілометрів над поверхнею Землі формуються купчасті хмари — вражаючі за привабливістю і різноманітною формою. Вони, як шматочки вати, несуться по небу, інколи з великою швидкістю. Складаються в основному з дрібних крапель води і з кристаликів льоду. Такі хмари білого кольору, опадів не дають. Починають з’являтися на небі вранці, і до обіду їх може бути вже велика кількість, що є доказом зростання денної температури і процесу випаровування води. До вечора хмари поступово зникають, і це прогнозує сонячну погоду на наступний день.

Мал. 103. Перисті хмари

Хмари верхнього ярусу. На дуже великих висотах, переважно 8-12 км, хмари складаються тільки з дрібних кристаликів льоду. В екваторіальних широтах ці хмари розташовані найвище від усіх хмар — до 18 км. Переважно їх називають перистими або пір’ястими тому, що частіше нагадують нам великі пір’їнки у високому небі. Як правило, такі хмари напівпрозорі, дуже красиві й опадів не дають. Коли в сонячні дні високо в небі з’являються перисті хмари — це означає, що погода зміниться. Тому такі хмари називають «провісниками зміни погоди».

3. Оцінка хмарності

Хмарність неба прийнято оцінювати за 10-бальною шкалою. Якщо ясне небо – нульова хмарність, якщо все небо затягнуте хмарами — 10 балів. Якщо умовно 10% неба вкрите хмарами — хмарність становитиме 1 бал.

Але для чого спостерігати за хмарністю?

Хмарність — надзвичайно важлива характеристика стану атмосфери для певної місцевості. Адже з хмарами на сушу приходить волога. Якщо дуже низька та густа хмарність — швидше за все на цю територію прийшло холодне й вологе повітря.

Велику небезпеку несуть грозові хмари. В такі дні не варто перебувати на відкритій місцевості і якнайшвидше треба потурбуватися про надійне укриття.

Тож, глянувши на небо, ми завжди можемо візуально оцінити, яка його частина вкрита хмарами і чи безпечні хмари, що проходять над нашою місцевістю.

Практикуймо

Проведіть власне спостереження за хмарністю неба:

• 1. Оцініть хмарність за 10-бальною шкалою.
• 2. Використовуючи електронний визначник хмар, визначте тип хмар.
• 3. За станом хмарності спрогнозуйте зміну погоди на наступні дні.

4. Утворення туману

Туман — одне із найцікавіших і небезпечних явищ на Землі. Найцікавіших, бо через обмеження видимості з туманами пов’язують містичні події. І небезпечних, бо через недотримання правил безпеки тумани частіше стають причиною транспортних пригод.

Чому ж виникають тумани?

Якщо водяна пара охолоджується не у високих шарах атмосфери, а в нижньому шарі, безпосередньо над поверхнею землі, то в повітрі утвориться туман.

Туман — це скупчення конденсованої водяної пари над поверхнею землі.

Інколи ми кажемо, що туман — це та сама хмара, яку ще не встигло прогріти сонячне проміння і яка ще не піднялася високо в небо (див. мал. 23). І це цілком вірно.

Процес утворення туману частіше відбувається тоді, коли на теплу вологу землю приходить холодне повітря. Біля поверхні землі водяна пара в повітрі стає насиченою і починає конденсуватись — утворюються дуже дрібні крапельки води, що зависають в повітрі. Інколи їх так багато, що видимість зменшується до кількох метрів. Як тільки сонце підніметься вище над горизонтом і прогріє землю — туман зникне, а водяна пара випарується.

Тумани можна спостерігати в літній ранок над озерами, ставками та прилеглими до водних об’єктів територіями.

Пізнаймо більше

Міжнародна метеорологічна організація в 1896 р. випустила перший «Міжнародний атлас хмар», у якому зібрала всі види хмар, що на той час були відомі на Землі (28 кольорових фотографій). Також у цьому атласі були подані фотографії та опис атмосферних явищ. Атлас оновлювали багато разів, додаючи фотографії нових хмар. Останній раз — у 2017 році. На сьогодні — це 280 тис. знімків, зроблені фотографами-любителями зі всього світу.

В Україні у 2020 р. випущений «Атлас хмар України», куди увійшли найкращі фотографії хмар, зафіксовані учнівством, учительством та науковими працівниками / працівницями у 2020 р. над територією нашої країни.

Знаймо, вміймо і використовуймо в житті

Спостерігаючи за хмарами, ми можемо пізнати причини їх формування, навчитися розрізняти їх за видами та прогнозувати зміну погоди. Адже хмари відіграють дуже велику роль у перерозподілі вологи на нашій планеті.

Практикуймо

• 1. Яке значення мають хмари для всього живого на нашій планеті?
• 2. Яку погоду прогнозує зменшення купчастих хмар після полудня?
• 3. Яку погоду прогнозує поява перистих хмар?
• 4. Чи може купчасто-дощова хмара принести град, якщо біля поверхні землі температура становить +28°С, а верхня межа хмари сягнула 6 км висоти?
• 5. Де на Землі цілорічно спостерігається малохмарна погода?

Форми хмар. Які бувають хмари?

Перисті хмари (Cirrus, Ci) – вид хмар верхнього ярусу.
Колір: білий.
Опис і форма хмари. Дані хмари бувають ніжного білого кольору у вигляді ниток, пір’я, хвилеподібних стрічок. Злегка сріблястого відтінку. Мають досить велику протяжність по вертикалі – до декількох кілометрів. Проте внаслідок дії вітру сильно викривлені. Для перистих хмар характерно рідкісне, але дуже красиве явище, зване “вогненної веселкою”.
Видимість всередині хмари: 150-500 метрів.
Склад і освіта. Складаються з кристалів льоду. Утворюються попереду хмарного масиву теплого фронту або фронту оклюзії. Також характерні для антициклонічною обстановки, а іноді залишаються від крижаних вершин (наковален) купчасто-дощових хмар.
Передбачення погоди по хмарах. З перистих хмар ніколи не випадають опади.

Перисто-купчасті хмари (Cirrocumulus, Cc) – вид хмар верхнього ярусу.
Колір: білий.
Опис і форма хмари. На небі баранці, баранчики, баранці… Це саме вони. Ці хмари бувають невеликі за розміром, овальні, вишикувані в ряд, пливуть вони високо-високо над землею. Нагадують брижі на піску. Не відкидають тіней, провісники підвищення температури. У перисто-купчастих хмарах може виникнути ефект гало і вінців навколо сонця й місяця.
Видимість всередині хмари: 200-500 метрів.
Склад і освіта. Джерело матеріалу для утворення перисто-купчастих хмар – хвильові і висхідні потоки повітря. Хмарний елемент – кристали льоду.
Передбачення погоди по хмарах. До хорошої погоди. Частіше за все розвіюються і оголюють блакитне небо.

Деформовані перисто-купчасті хмари.

Іноді в перисто-купчастих хмарах можна спостерігати розриви округлої форми. Такий розрив утворюється, коли в хмарі температура нижче нуля, але вода ще не встигла замерзнути. Коли в одному місці вода починає замерзати, то знаходяться поруч водяні пари швидко випаровуються і конденсуються на кристалах льоду. Кристали льоду стають важкими і під власною вагою можуть осісти на землю. Таким чином і виходять деформовані перисто-купчасті хмари.

Перисто-шаруваті хмари (Cirrostratus, Cs) – вид хмар верхнього ярусу.

Колір: білявий, напівпрозорий.
Опис і форма хмари. Перисто-шаруваті хмари бувають у вигляді суцільної завіси високо в небі. При наявності цих хмар сонце і місяць плавають ніби в імлі. Прозорість хмар може змінюватися в залежності від щільності хмари. При малій щільності також спостерігається ефект гало. Товщина перисто-шаруватих хмар може досягати 2-6 кілометрів.

Видимість всередині хмари: 50-200 метрів.
Склад і освіта. Джерело матеріалу для утворення перисто-шаруватих хмар – цілі пласти повітря, що піднімаються вгору в результаті багаторівневої конвергенції. Хмарний елемент – кристали льоду.
Передбачення погоди по хмарах. Опади з них не випадають, але згущення перисто-шаруватих хмар може бути передвісником поганої погоди.

Які бувають хмари середнього ярусу по формі:

• Висококупчасті хмари,
• Высокослоистые хмари,
• Высокослоистые просвічують хмари.

Висококупчасті хмари. Які бувають хмари?Висококупчасті хмари (Altocumulus, Ac) – вид хмар середнього ярусу.

Колір: білий, сірий або синювато-білий.
Опис і форма хмари. Висококупчасті хмари бувають звичайно в літній час. Розташовуються хвилеподібно або грядами у вигляді пластівців або пластин. Між окремими елементами спостерігаються просвіти. Іноді навколо цих хмар спостерігається красиве явище, зване «иридизацией». Це райдужне забарвлення краю хмари.
Видимість всередині хмари: 50-80 метрів.

Склад і освіта. Утворюються, коли теплі маси повітря піднімаються вгору. Підняття може бути спровоковано настанням холодного фронту, який витісняє нагріте біля поверхні землі повітря нагору.
Передбачення погоди по хмарах. З’являються після грози або бурі. Віщують ясну погоду.

Высокослоистые хмари (Altostratus, As) – вид хмар середнього ярусу.
Колір: сірий або синюватий.
Опис і форма хмари. Высокослоистые хмари бувають у вигляді однорідної або злегка хвилястою пелена, крізь яку слабо просвічують сонце і місяць. Висота хмари варіюється від одного до чотирьох кілометрів.
Видимість всередині хмари: 25-40 метрів.
Склад і освіта. Основними хмарними елементами є кристали льоду, сніжинки, переохлажденная вода.
Передбачення погоди по хмарах. З високо-шаруватих хмар випадають опади. Це обложний дощ або сніг.

Высокослоїсті просвічуючіся хмари. Які бувають хмари?
Колір: біло-синій.
Опис і форма хмари. Виразно видні серпанкові хвилясті смуги. Сонячне і місячне диски цілком помітні. Незважаючи на це, відкидають на землю слабку тінь. Нижня межа цих хмар знаходиться на висоті 3-5 км. Висота хмарного масиву 1-2 км. Поступово закривають все небо суцільною пеленою.
Передбачення погоди по хмарах. З високо-шаруватих просвічують хмар також випадають опади, але в літній період рідко досягають земної поверхні.

Які бувають хмари нижнього ярусу за формою:

Шаруваті хмари (Stratus, St) – вид хмар нижнього ярусу.Шаруваті хмари (Stratus, St). Які бувають хмари?
Колір: темно-сірий або світло-сірий.
Опис і форма хмари. Шаруваті хмари бувають у вигляді однорідної білястої пелени, що закриває все небо і схожою на туман. Висота хмари невелика – від декількох десятків до сотень метрів. Нижня частина може опускатися дуже низько, і тоді хмара зливається з туманом. Формується в нижньому ярусі тропосфери.
Висота над поверхнею землі: 100-400 метрів, іноді опускається до 30-90.
Передбачення погоди по хмарах. З шаруватих хмар іноді випадають опади. Це мряка або снігові зерна, в залежності від сезону.

Шарувато-купчасті хмари (Stratocumulus, Sc). Які бувають хмари?Шарувато-купчасті хмари (Stratocumulus, Sc) – вид хмар нижнього ярусу.
Колір: сірий.
Опис і форма хмари. Шарувато-купчасті хмари бувають у вигляді масивних гряд, хвиль, пластин. Можуть бути як з просвітами, так і затягнути небо суцільною хвилястою пеленою. Висота шару хмар – від 200 до 800 метрів. Досить щільні, сонці просвічується тільки по краях хмар.
Висота над поверхнею землі: від 500 до 1800 метрів.
Склад. Основний хмарний елемент – краплі води.
Передбачення погоди по хмарах. Опади можливі лише зрідка, та й то нетривалі.

Смугасті шарувато-купчасті хмари.Смугасті шарувато-купчасті хмари. Які бувають хмари?
Колір: сірий.
Опис і форма хмари. Різновид шарувато-купчастих хмар. Примітні тим, що розташовуються на небі у вигляді правильних рядів або хвиль, розділених просвітами.
Висота над поверхнею землі: від 500 до 1800 метрів.
Склад. Хмарний елемент – краплі води.
Передбачення погоди по хмарах. Найчастіше віщують хорошу погоду.

Купчасті хмари (Cumulus, Cu).
Колір: яскраво-білий.
Опис і форма хмари. Щільні, витягнуті у висоту хмари. Верхня частина купчастих хмар буває округла або у вигляді круглих башт.
Висота над поверхнею землі: від 800 до 1500 метрів, зрідка більше двох кілометрів.
Передбачення погоди по хмарах. Якщо розташовуються розрізнено, далеко один від одного, то до хорошої погоди. Але якщо купчасті хмари великі і багатоповерхові, то може бути сильна злива.

Які бувають хмари вертикального розвитку за формою:

Шарувато-дощові хмари (Nimbostratus, Ns) – вид хмар вертикального розвитку.Шарувато-дощові хмари (Nimbostratus, Ns). Які бувають хмари?
Колір: темно-сірий, з синюватим відтінком.
Опис і форма хмари. Хмари накривають землю суцільною пеленою. Шарувато-дощові хмари бувають неоднорідної структури, місцями хвилястою. Товщина шару – до декількох кілометрів. Від шаруватих хмар відрізняються неоднорідною структурою, яка стає розмитою під час дощу чи снігу. Але в перервах між опадами неоднорідність знову стає помітна.
Висота над поверхнею землі: від 100 до 1900 метрів.
Передбачення погоди по хмарах. Породжують затяжні опади.

Купчасто-дощові хмари(Cumulonimbus, Cb). Купчасто-дощові хмари (Cumulonimbus, Cb) – вид хмар вертикального розвитку.
Колір: густий темно-сірий.
Опис і форма хмари. Потужні щільні хмари, що досягають висоти більше 10 км. Хмар передує шквалистий вітер, буревій. Відрізняються плоскою вершиною – “ковадлом”, що складається з кристалів льоду.
Висота над поверхнею землі: до 2000 метрів.
Склад. Біля основи – водяні краплі, а при вершині, де температура значно нижча – крижані кристали.
Передбачення погоди по хмарах. Купчасто-дощові хмари бувають провісниками поганої погоди. Приносять сильний дощ, грози, можливий град.

На цьому перелік основних видів і форма хмар закінчено, але існують і інші, більш рідкісні, види. Вони не можуть бути зараховані ні до однієї з вищенаведених категорій, тому розглядаються окремо. У наступній статті ми відповімо на запитання: Які ж ще бувають хмари?