Здравствуй, небо в облаках! Какие бывают облака и как они появляются

Облака — это не только белогривые лошадки из детской песни, красивый фон для таймлапса или причина самолётной тряски. Это важный компонент природы и климата нашей планеты.

Сегодня науке известно более 100 видов облаков, причём некоторые из них были открыты уже в XXI веке — всё благодаря развитию технологий, расширению наблюдательных сетей и, конечно, повсеместному распространению фотокамер.

Облака сопровождают нас постоянно. По данным NASA, ими покрыто около 67% поверхности Земли в любой момент времени. О них пишут стихи, поют песни. Но что мы знаем об облаках с научной точки зрения?

Что такое облака, как они связаны с влажностью и осадками?

Облака, которые мы видим в небе, на самом деле представляют собой скопления миллиардов крошечных частиц — капелек воды или кристалликов льда — парящих в атмосфере. Процесс их образования начинается с испарения влаги с поверхности Земли. Водяной пар, образующийся при этом, поднимается в воздух. По мере увеличения высоты температура воздуха снижается, и водяной пар охлаждается.

Это приводит к тому, что он переходит из газообразного состояния в жидкое (конденсируется в капельки воды) или твёрдое (замерзает в кристаллики льда). Когда в определённом участке атмосферы скапливается достаточное количество этих микроскопических жидких или льдистых частиц воды, образуется видимое облако.

Влажность воздуха — это показатель содержания в нём водяного пара. Низкая влажность (например, 20%) может вызывать сухость кожи и слизистых оболочек. И наоборот, при высокой влажности, достигающей 90%, нам становится трудно дышать, пот перестаёт испаряться с кожи, и одежда долго не высыхает. Очевидно, что чем выше влажность воздуха, тем больше в нём есть влаги для формирования облаков.

Когда облако сформировано, оно продолжает накапливать влагу. В конце концов наступает момент, когда воздух внутри облака достигает 100% насыщения влагой. Это означает, что оно больше не может удерживать увеличивающиеся в размерах капли воды или кристаллики льда. Под действием силы тяжести эти набухшие частицы начинают падать вниз, достигая поверхности Земли в виде осадков — дождя (жидкие капли) или снега (замёрзшие кристаллы).

Таким образом, облака играют роль «транзитной станции», преобразуя невидимую влажность воздуха в видимые и ощутимые осадки.

Зачем мы изучаем облака?

Для обычных людей облака могут быть полезной подсказкой при определении погоды на ближайшие часы и дни. Так, перистые облака, похожие на когти или крючки, предвещают перемену погоды и обычно появляются за сотни километров до приближающегося циклона.

Ещё облачность влияет на уровень ультрафиолетового излучения, что особенно важно летом, в тропиках и в странах, расположенных рядом с зоной озонового истощения, — в Австралии, Южной Африке, Аргентине и Чили. Некоторые облака предупреждают об опасных погодных явлениях. Например, мамматусы и облака-рулоны часто сопровождаются грозами, молниями и штормовыми ветрами, поэтому при их появлении на небе лучше как можно скорее найти укрытие.

Для учёных облака — важный объект исследования климата и атмосферы. Они влияют на температуру, осадки, движение воздушных масс, а также регулируют теплообмен на планете, отражая солнечные лучи и удерживая земное тепло. Их изучение помогает точнее прогнозировать погоду и климатические изменения.

• Облака переносят влагу и участвуют в круговороте воды, сбрасывая её в виде осадков. Это знание важно для сельского хозяйства, водоснабжения, гидроэнергетики и сохранения экосистем.
• Изучение облаков также помогает лучше понимать механизмы атмосферного загрязнения и разрабатывать меры защиты. Ведь облака взаимодействуют с выбросами промышленности, транспорта и вулканов, вызывая кислотные дожди и транспортируя вредные вещества за сотни и тысячи километров от источника загрязнения.
• Наконец, облака представляют риск для авиации: создают турбулентность, могут привести к обледенению и снижают видимость. Понимание их природы помогает улучшать безопасность полётов и прогнозировать опасные зоны.

Какие бывают названия облаков и кто их придумал?

На рубеже XVIII–XIX веков в Великобритании жил химик-фармацевт по имени Люк Говард, который, помимо своей основной профессии, проявлял большой интерес к метеорологии. Этот интерес был настолько силён, что Говард опубликовал несколько научных работ по физике атмосферы, стал одним из отцов городской климатологии, написал первый в Европе учебник по метеорологии и был принят в члены Королевского метеорологического общества и Лондонского королевского общества.

До Говарда люди на протяжении столетий считали, что классифицировать облака бессмысленно из-за их переменчивости. Однако химик предложил упорядочить знания об этих атмосферных явлениях, разработав систему на принципах классификации животных и растений Карла Линнея. Все названия облаков были даны на латинском языке и отражали их внешний вид или какие-то отличительные характеристики. Удивительно, но система Говарда, с небольшими изменениями, используется и сегодня практически во всех странах мира независимо от языка.

Система Говарда предполагает разделение облаков по нескольким критериям.

По высоте:

• Облака нижнего яруса (до 2 км)
• Облака среднего яруса (2–6 км)
• Облака верхнего яруса (6–18 км)

В современной метеорологии также выделяют облака вертикального развития, которые простираются на несколько ярусов в высоту (кучево-дождевые).

По внешнему виду/форме:

• Перистые (cirrus на латыни — «волос» или «завиток») — тонкие, высокие облака.
• Слоистые (stratus на латыни — «слой» или «покрывало») — плоские, часто обширные облака.
• Кучевые (cumulus на латыни — «куча» или «груда») — пухлые, объёмные облака, похожие на вату.
• Дождевые (nimbus на латыни, «дождь» или «шторм») — облака, из которых выпадают осадки.

Интересный факт: когда Иоганн Вольфганг Гёте узнал о классификации облаков Люка Говарда, он был настолько воодушевлён идеей систематизации, основанной на образном восприятии, что написал цикл стихотворений, посвящённых разным типам облаков. Этот цикл назывался «Howards Ehrengedächtnis» («Посвящение Говарду»).

В современной метеорологии известно уже более 100 видов облаков, и их названия могут сочетать в себе несколько латинских корней, отражая сложность и многообразие форм и условий образования. Например, перисто-слоистые (Cirrostratus) — облака, находящиеся на границе верхнего и среднего ярусов. Или кучево-дождевые (Cumulonimbus) — облака вертикального развития, приносящие ливни и грозы.

Когда облака обладают какими-либо особыми признаками, к их основному названию добавляется дополнительное описание. В итоге полное научное имя облака напоминает имя-фамилию-отчество у людей:

• высококучевые чечевицеобразные (Altocumulus lenticularis) — облака, напоминающие чечевицу или летающую тарелку, образующиеся на высоте от 2 до 15 км;
• кучево-дождевые вымеобразные (Cumulonimbus mammatus) — грозовые облака с вымеобразными выступами, похожими на большие свисающие капли;
• высококучевые башенковидные (Altocumulus castellanus) — облака, похожие на башни замка, часто предвещающие короткие летние дожди. Подробнее об этом явлении можно прочитать в нашей статье.

Какие бывают облака?

Как сказано выше, сегодня в науке насчитывается более 100 видов облаков. Все они разделены на 10 основных групп и распределены на 3 высотных яруса плюс облака вертикального развития.

Облака нижнего яруса (до 2 км)

Эти облака располагаются ближе всего к поверхности Земли. Они часто выглядят как плоские, однородные или рыхлые массы и сильно влияют на повседневную погоду. Преимущественно из них выпадают осадки.

— Слоистые облака (Stratus)

• Внешний вид и особенности: слоистые облака выглядят как однородный серый или беловатый слой, напоминающий туман, но не касающийся земли. Они часто покрывают всё небо, делая день пасмурным.
• Значение для прогноза погоды: слоистые облака обычно приносят морось, лёгкий дождь или снег. Они указывают на устойчивую облачную погоду.
• Влияние на осадки: обычно вызывают слабые осадки, если вообще вызывают.
• Связь с изменениями климата: изменения в количестве и плотности слоистых облаков могут влиять на температуру поверхности Земли, поскольку они отражают солнечное излучение.

— Слоисто-дождевые облака (Nimbostratus)

• Внешний вид и особенности: это тёмно-серые, низкие облака, часто покрывающие всё небо. Они выглядят более угрожающе, чем просто слоистые, и имеют размытые очертания.
• Значение для прогноза погоды: слоисто-дождевые облака приносят продолжительные осадки — умеренный или сильный дождь (летом) или снег (зимой).
• Влияние на осадки: являются основным источником продолжительных осадков.
• Связь с изменениями климата: изменение частоты и интенсивности слоисто-дождевых облаков может привести к изменению режимов выпадения осадков, вызывая засухи или наводнения.

— Кучевые облака (Cumulus)

• Внешний вид и особенности: это плотные, пушистые облака с плоским основанием и округлыми вершинами, напоминающие клочки ваты или цветную капусту. Они часто выглядят ярко-белыми на фоне голубого неба.
• Значение для прогноза погоды: кучевые облака обычно ассоциируются с хорошей погодой. Однако при определённых условиях могут развиться в кучево-дождевые, приносящие грозы.
• Влияние на осадки: сами по себе кучевые облака обычно не приносят осадков, но могут быть предшественниками дождевых облаков.
• Связь с изменениями климата: увеличение температуры может привести к увеличению конвекции и, следовательно, формированию кучевых облаков, что может повлиять на баланс отражённой и поглощённой солнечной радиации.

— Слоисто-кучевые облака (Stratocumulus)

• Внешний вид и особенности: это облака, сочетающие признаки слоистых и кучевых. Они образуют слоистые гряды или волны из небольших округлых масс.
• Значение для прогноза погоды: слоисто-кучевые облака обычно не приносят сильных осадков, но могут указывать на приближение перемены погоды.
• Влияние на осадки: обычно вызывают слабые осадки или не вызывают их вообще.
• Связь с изменениями климата: слоисто-кучевые облака играют важную роль в отражении солнечной радиации. Изменения в их характеристиках могут повлиять на температуру Земли.

Облака среднего яруса (2–8 км)

Эти облака находятся на средней высоте в тропосфере. Они часто состоят как из водяных капель, так и из ледяных кристаллов.

— Высокослоистые облака (Altostratus)

• Внешний вид и особенности: высокослоистые облака образуют серый или голубоватый однородный слой, закрывающий всё небо. Солнце или луна могут просвечивать сквозь них, но при этом не отбрасывают теней.
• Значение для прогноза погоды: высокослоистые облака часто предвещают приближение тёплого фронта и последующие осадки.
• Влияние на осадки: могут приносить слабые осадки, но чаще всего предшествуют более интенсивным осадкам, выпадающим из слоисто-дождевых облаков.
• Связь с изменениями климата: изменения в количестве и характеристиках высокослоистых облаков могут повлиять на радиационный баланс Земли.

— Высококучевые облака (Altocumulus)

• Внешний вид и особенности: высококучевые облака состоят из белых или серых гряд или слоёв, образованных небольшими округлыми массами или хлопьями. Они могут иметь разнообразные формы — от чечевицевидных до башенковидных.
• Значение для прогноза погоды: высококучевые облака могут указывать на неустойчивость атмосферы и возможность гроз, особенно в жаркую погоду.
• Влияние на осадки: обычно не приносят сильных осадков, но могут быть связаны с кратковременными ливнями.
• Связь с изменениями климата: как и другие облака среднего яруса, высококучевые облака влияют на радиационный баланс и могут изменяться в ответ на изменения температуры.

Облака верхнего яруса (6-18 км)

Это самые высокие облака в тропосфере, состоящие в основном из ледяных кристаллов из-за очень низких температур на большой высоте. Они, как правило, не приносят осадков, но могут быть предвестниками циклонов.

— Перистые облака (Cirrus)

• Внешний вид и особенности: перистые облака выглядят как тонкие, белые, нитевидные или перистообразные образования, напоминающие пёрышки или волосы. Это самые высокие облака и состоят из ледяных кристаллов.
• Значение для прогноза погоды: перистые облака часто предвещают приближение тёплого фронта и перемену погоды, обычно ухудшение.
• Влияние на осадки: сами по себе не приносят осадков, но являются предвестниками осадков, выпадающих из других облаков.
• Связь с изменениями климата: перистые облака могут оказывать как охлаждающий, так и согревающий эффект на климат, и их изменения являются важным фактором в климатических моделях.

— Перисто-кучевые облака (Cirrocumulus)

• Внешний вид и особенности: перисто-кучевые облака образуют тонкие белые гряды или слои, состоящие из мелких хлопьев или зерен. Они напоминают рябь на песке.
• Значение для прогноза погоды: перисто-кучевые облака часто указывают на хорошую погоду, но могут быть связаны с приближением атмосферных фронтов.
• Влияние на осадки: обычно не приносят осадков.
• Связь с изменениями климата: их влияние на климат связано с отражением солнечной радиации и поглощением теплового излучения Земли.

— Перисто-слоистые облака (Cirrostratus)

• Внешний вид и особенности: перисто-слоистые облака образуют тонкую белую или прозрачную пелену, закрывающую всё небо. Солнце или луна просвечивают сквозь них, часто образуя гало.
• Значение для прогноза погоды: перисто-слоистые облака часто предвещают приближение тёплого фронта и осадки.
• Влияние на осадки: сами по себе не приносят сильных осадков, но являются предвестниками дождей и снегопадов.
• Связь с изменениями климата: как и другие облака верхнего яруса, они влияют на радиационный баланс и могут изменяться в ответ на изменения температуры.

Облака вертикального развития

Эти облака простираются на несколько ярусов в высоту, связаны с неустойчивой атмосферой и обильными дождями.

— Кучево-дождевые облака (Cumulonimbus)

• Внешний вид и особенности: это массивные, плотные облака с большой вертикальной протяжённостью. Их вершины часто имеют форму наковальни или гриба. Они связаны с грозами, ливнями, градом и сильными ветрами.
• Значение для прогноза погоды: кучево-дождевые облака предвещают опасные погодные явления.
• Влияние на осадки: являются основным источником сильных осадков, часто сопровождающихся грозами.
• Связь с изменениями климата: изменение частоты и интенсивности кучево-дождевых облаков может привести к увеличению экстремальных погодных явлений, таких как грозы и наводнения.

Чтобы не пропустить новые статьи в нашем блоге, подписывайтесь на телеграм-канал Яндекс Погоды.

Подписаться здесь