Зазвичай під природними багатствами розуміють лише мінерали, що видобуваються з надр Землі. Проте в останні роки вчені стали приділяти багато уваги «багатствам атмосфери», а саме дощу та снігу. Все частіше з різних частин світла надходять повідомлення про нестачу води. Це особливо характерно для посушливих і напівзасушливих районів. На жаль, воно не обмежується лише цими місцями. У зв'язку зі збільшенням населення Землі в сільському господарстві ширше застосовується іригація, зростає, поширюючись по всій земній кулі, промисловість. А це з кожним роком збільшує потребу у прісній воді. У ряді галузей недолік дешевої води є найважливішим фактором, що обмежує зростання економіки.

В даний час є всього два основні джерела прісної води: 1) накопичена вода в озерах та підземних шарах; 2) вода в атмосфері у вигляді дощу та снігу.

Останнім часом були зроблені великі зусилля розробки засобів опріснення води в океанах. Однак вода, одержувана подібним шляхом, ще надто дорога, щоб її можна було використовувати для агротехнічних та промислових цілей.

Води озер мають велике значення для сусідніх населених пунктів. Але якщо озера віддалені від населених пунктів на кілька сотень кілометрів, значення їх майже повністю втрачається, оскільки прокладання труб, установка та експлуатація насосів занадто дорожчають вартість води, що доставляється. Ймовірно, може здатися дивним той факт, що в періоди тривалої спекотної погоди з малою кількістю опадів деякі передмістя Чикаго зазнають серйозної нестачі води, незважаючи на те, що вони знаходяться менш ніж у 80 км від одного з найбільших сховищ прісної води-озера Мічиган.

У деяких районах, наприклад, у південній частині штату Арізона, велика частка води, яка використовується для іригації та міського господарства, видобувається з підземних водоносних шарів. На жаль, водоносні шари поповнюються дощовою водою, що просочується, дуже незначно. Та вода, яка видобувається нині з-під землі, дуже стародавнього походження: вона залишилася там ще з часів зледеніння. Кількість такої води, яка називається реліктовою, обмежена. Природно, що з інтенсивної видобутку води з допомогою насосів рівень її постійно знижується. Безперечно, що загальна кількість підземної води досить велика. Однак із чим більших глибин видобувається вода, тим вона дорожча. Тому для деяких районів мають шукати інші, більш рентабельні джерела прісної води.

Одним із таких джерел є атмосфера. Завдяки випаровуванню з морів та океанів в атмосфері існує велика кількість вологи. Як часто кажуть, атмосфера є океаном з низькою щільністю води. Якщо взяти стовп повітря, що тягнеться від поверхні землі до висоти 10 км, і сконденсувати всю водяну пару, що міститься в ньому, то товщина шару отриманої води лежатиме в діапазоні від декількох десятих часток сантиметра до 5 см. Найменший шар води дає холодне і сухе повітря, найбільше - тепле і вологе. Наприклад, у південній частині штату Арізона в липні та серпні товщина шару води, що міститься в стовпі атмосфери, становить у середньому понад 2,5 см. На перший погляд, ця кількість води здається невеликою. Однак якщо врахувати загальну площу, яку займає штат Арізона, то вийде дуже велика цифра. Слід також зауважити, що запаси цієї води практично невичерпні, тому що під час вітрів повітря штату Арізона постійно насичене вологою.

Природно виникає життєво важливе питання: яка кількість водяної пари може випасти у вигляді дощу або снігу в даній місцевості? Метеорологи формулюють це питання дещо інакше. Вони запитують, наскільки ефективними у цьому районі є процеси утворення дощу. Іншими словами, яка частина води (у відсотках), що знаходиться над даною поверхнею у вигляді пари, справді досягне землі? Ефективність процесів утворення дощу різна у різних частинах земної кулі.

У холодних та вологих районах, як, наприклад, на півострові Аляска, ефективність близька до 100%. З іншого боку, для таких посушливих районів, як штат Арізона, ефективність протягом сезону літніх дощів становить лише близько 5%. Якби вдалося збільшити ефективність навіть дуже малу величину, скажімо, до 6%, випадання дощів зросла б на 20%. На жаль, поки що ми ще не знаємо, як цього досягти. Це завдання - проблема перетворення природи, яку вчені всього світу намагаються вирішити протягом багатьох років. Спроби активних впливів з метою стимулювання процесів утворення дощу почалися ще в 1946 р., коли Ленгмюр і Шефер показали, що можна штучно викликати опади з певних типів хмар, засіваючи їх ядрами сухого льоду. З того часу в методах впливу па хмари досягнуто певного прогресу. Однак ще немає достатніх підстав вважати, що кількість опадів із будь-якої системи хмар може бути штучно збільшена.

Основна причина, через яку метеорологи нині ще не можуть змінювати погоду, полягає у недостатньому знанні процесів утворення опадів. На жаль, ми ще не завжди знаємо природу утворення дощу у різних випадках.

ЛІТНІ ЗЛИВКИ ТА НАРОДИ

Ще недавно метеорологи вважали, що це опади утворюються як твердих частинок. Потрапляючи в тепле повітря поблизу поверхні землі, крижані кристали або сніжинки тануть і перетворюються на краплі дощу. Таке уявлення ґрунтувалося на фундаментальній роботі Бержерона, опублікованій ним на початку 30-х років. На даний момент ми впевнені в тому, що процес утворення опадів, описаний Бержероном, дійсно має місце в більшості випадків, але не є можливим.

Однак можливий інший процес, відомий під назвою коагуляції. При цьому процесі дощові краплі ростуть за рахунок їх зіткнення та злиття з дрібнішими хмарними частинками. Для утворення дощу за рахунок коагуляції наявність крижаних кристалів вже не є обов'язковою. Навпаки, у разі повинні існувати великі частинки, які падають швидше, ніж інші, і роблять багато зіткнень.

Радіолокація відіграла важливу роль у підтвердженні тієї обставини, що процес коагуляції у хмарах конвективного розвитку протікає дуже ефективно. Конвективні хмари, що нагадують цвітну капусту, іноді переростають у грозові. За допомогою радіолокаторів з вертикально скануючими антенами можна спостерігати процес розвитку таких хмар і відзначити, на яких висотах з'являються перші частинки опадів.

Дослідження зростання області великих частинок вгору і вниз може бути виконане тільки при безперервному спостереженні за однією і тією ж хмарою. Таким методом було отримано серії спостережень, одна з яких показана на рис. 20. Серія складається з 11 різних спостережень радіолокації, ілюстрованих фотограмами з інтервалами від 10 до 80 секунд.

Як видно з наведеної на рис. 20 серії спостережень, первинне радіолуна простягалося до висоти близько 3000 м, де температура була 10 ° С. Далі радіолуна швидко розвивалося як вгору, так і вниз. Однак навіть тоді, коли воно досягло максимальних розмірів, вершина його не перевищувала 6000 м, де температура становила близько 0°С. Очевидно, немає підстав вважати, що дощ у цій хмарі міг утворитися з крижаних кристалів, оскільки зона опадів виникла області позитивних температур.

Велика кількість подібних спостережень радіолокації було проведено в різних районах США, Австралії та Англії. Такі спостереження дозволяють вважати, що у освіті зливових опадів процес коагуляції грає головну роль. Постає питання, чому цей важливий факт не було встановлено до застосування радіолокації. Одна зОсновних причин, що пояснюють цю обставину, у тому, що неможливо визначити, де і коли виникають у хмарі перші частки опадів. Слід зазначити, що при випаданні дощу вершина хмари може простягатися до висоти кілька тисяч метрів, досягаючи області з температурами -15° З нижчою, де є безліч крижаних кристалів. Ця обставина і призводила раніше до помилкового висновку, що крижані кристали є джерелами опадів.

Нині ми, на жаль, ще знаємо відносної ролі обох механізмів утворення дощу. Більш детальне вивчення цього питання допоможе метеорологам успішніше розвивати методи штучного на хмари.

ДЕЯКІ ВЛАСТИВОСТІ КОНВЕКТИВНИХ хмар

Радіолокаційні спостереження дозволили детальніше досліджувати конвективні хмари. Застосовуючи різні типи радіолокаторів, дослідники виявили, що у ряді випадків окремі «вежі» радіолуна розвиваються до великих висот. Так, наприклад, у деяких випадках хмари, що мають діаметр 2-3 км,простягаються до 12-13 км.

Потужні грози зазвичай розвиваються східчасто. Спочатку одна з веж радіоехо росте, досягаючи висоти близько 8000 м, потім знижується. Через кілька хвилин поруч із цією вежею починає витягуватися вгору інша, яка досягає більшої висоти - приблизно 12 км. Ступінчасте зростання радіолуна продовжується доти, поки грозова хмара не досягне стратосфери.

Таким чином, кожна вежа радіоехо може розглядатися як окрема цегла в загальній будівлі або як одиничний осередок всієї системи - грозової хмари. Існування таких осередків у грозовій хмарі було свого часу постулировано Байєрсом і Брехемом на підставі результатів аналізу великої кількості метеорологічних спостережень, проведених за різними характеристиками гроз. Байєрс і Брехем припустили, що грозова хмара складається з одного або більше таких осередків, цикл життя яких дуже нетривалий. У той же час група англійських дослідників на чолі зі Скорером і Ладлам висунула свою теорію утворення грози. Вони вважали, що в кожній грозовій хмарі є великі бульбашки, що піднімаються від землі у верхні шари. Незважаючи на відмінності в теоріях утворення грози, обидві ці теорії все ж таки припускають, що розвиток грозової хмари відбувається східчасто.

Дослідження показали, що середні швидкості зростання веж радіолуна в конвективних хмарах становлять від 5 до 10 м/сек, а в деяких типах грозових хмар вони можуть бути і вдвічі-втричі більше. Зрозуміло, що в цьому випадку літаки, що потрапляють у такі хмари, зазнають значної балаканини та перевантаження під дією сильних висхідних потоків та інтенсивної турбулентності.

Кожному, хто чекав на грозу, відомо, що вона може тривати годину або більше. У той же час життя окремої башти або осередку дуже коротке: як показують спостереження радіолокації, приблизно 23 хвилини. Очевидно, що у великій грозовій хмарі може бути безліч осередків, що розвиваються послідовно одна за одною. У цьому випадку від моменту появи дощу до закінчення може пройти значно більше часу, ніж 23 хвилини. Протягом грози, яка може тривати кілька годин, інтенсивність дощу не залишається постійною. Навпаки, вона досягає максимуму, то зменшується майже до повного зникнення дощу. Кожне таке збільшення інтенсивності дощу відповідає розвитку чергового осередку чи вежі. Неважко переконатися у сказаному самому, якщо простежити з годинником у руках за чергуванням максимумів і мінімумів інтенсивності зливи.

ЗИМНІ ОСАДКИ

У теплу пору року значна частина опадів випадає із зливових та грозових хмар. Окремі хмари, що сягають великих висот, дають опади у вигляді локальних злив. У освіті опадів із таких хмар важливу роль відіграє процес коагуляції. Як правило, окремі хмари мають малі площі поперечного перерізу, в них розвиваються потужні висхідні та низхідні потоки, а тривалість їх існування не більше години.

Більшість опадів, що випадають в. холодна пора року, дають хмари іншого виду. Замість локальних хмар у зимовий час з'являються хмарні системи, що розповсюджуються по величезній площі, існуючі вже не години, а дні. Такі хмарні системи утворюються внаслідок повільного вертикального переміщення повітря (зі швидкістю менше 1 м/сек,у ряді випадків навіть 10 см/сек.).

Хмари, з яких випадає більшість опадів, називаються шарувато-дощовими. Їх форма обумовлена ​​повільними, але тривалими висхідними рухами повітря в циклонах, що виникають у середніх широтах і переміщуються із західними течіями. Дощі з таких хмарних систем зазвичай називають сильними дощами. Вони однорідніші за своєю структурою, ніж дощі з конвективних хмар. Тим не менш, при спостереженні за такими системами за допомогою радіолокаторів усередині областей, де слід було очікувати рівномірного розподілу опадів, виявляються ділянки вищої інтенсивності опадів. Такі ділянки спостерігаються там, де швидкості висхідних потоків помітно перевищують середні значення.

На рис. 21 наведено фотограму типової радіолокаційної картини зимових опадів. Фотограму отримано в Мак-Джільському університеті (Канада) за допомогою радіолокатора з нерухомою вертикальною антеною. Такий метод спостережень давав розріз усієї хмарної системи, яка проходила над станцією. Наведена фотограма виходила шляхом експонування плівки, що повільно рухалася перед екраном індикатора кругового огляду, на якому була видна одна тільки вертикальна лінія розгортки з яскравістю, що змінюється по висоті, в тих місцях, де відзначалося радіолуна. Таким чином, результуюча картина радіоехо на фотограмі може розглядатися як сума миттєвих картин, що складається з безлічі вертикальних ліній, що близько розташовані.

На фотограмі можна побачити, що у висоті понад 2500 м спостерігаються похилі стримери, що переходять у вертикальні та правильно розташовані яскраві осередки. Група дослідників з Мак-Джільського університету, що очолювалася Маршаллом, припустила, що яскраві осередки являють собою області, в яких утворюються кристали льоду, а похилі стримери - смуги падіння опадів.

Якщо швидкість вітру з висотою не змінюється, то швидкість падіння частинок опадів теж постійна. В цьому випадку неважко вивести просте співвідношення, що описує траєкторію падіння частинок. Для розрахунків швидкостей випадання частинок Маршалл використовував метод спостережень з реєстрацією картини радіоехо на плівку, що повільно рухається. Проаналізувавши один із найбільш чітко зафіксованих випадків та визначивши, що середня швидкість падіння частинок становила близько 1,3 м/сек, Маршалл припустив, що частинки є конгломерати крижаних кристалів.

При дослідженні яскравої лінії радіолуна (на фотограмі це смуга на висоті близько 2000 м) стає очевидним, що частинки опадів, що зародилися, принаймні в більшій своїй частині, є твердими. Яскрава смуга виникає трохи нижче за рівень танення, поблизу ізотерми 0°С. Явище яскравої смуги радіоехо на фотограмах зимових опадів відзначалося багатьма дослідниками і детально вивчено останнім часом.

Першим, хто дав задовільне пояснення цього явища, був Райд. Його гіпотеза, розроблена 1946 р., досі вважається правильною; пізніше до неї іншими дослідниками було внесено деякі уточнення.

Райд першим показав, що в тому випадку, коли розміри частинок, що відбивають, багато менше довжини хвилі, їх відбивна здатність в рідкому стані приблизно в п'ять разів вище, ніж у твердому. Різке зростання інтенсивності радіоехо нижче рівня нульової ізотерми відбувається внаслідок швидкого танення твердих частинок, що падають. Розтанув, частки швидко перетворюються на сферичні водяні краплі, які падають швидше, ніж сніжинки. Збільшення швидкості падіння частинок нижче ізотерми 0°З пов'язане з ним зменшення їх числа в одиниці об'єму повітря, а отже, і всередині об'єму, освітленого променем радіолокатора, призводять до зменшення інтенсивності радіоехо нижче шару танення. На рис. 21 видно, що смуги радіолуна, розташовані нижче яскравої лінії, йдуть трохи крутіше, ніж смуги радіолуна, розташовані над нею. Велика крутість смуг падіння в області нижче за рівень танення свідчить про те, що тут частинки падають швидше.

На основі аналізу подібних спостережень можна зробити висновок, що дощі, що випадають із деяких форм зимових хмар, виникають за дуже низьких температур. Навіть у цілком ізольованих хмарах утворюються крижані кристали, які можуть зростати і збільшуватися в розмірах доти, доки не випадатимуть. При зіткненні кристали об'єднуються в сніжинки, які рухаються в траєкторії, що визначається їх швидкостями падіння і вітром. Проникаючи в нижні шари, сніжинки можуть потрапити до хмар, що складаються з маленьких переохолоджених крапель, і продовжувати своє зростання за рахунок зіткнення з ними. Самі по собі такі хмари не можуть бути виявлені більшістю сучасних радіолокаторів через мінімальний розмір крапель. Як тільки тверді частинки проходять рівень нульової ізотерми, вони швидко тануть та збільшують швидкість свого падіння. При попаданні таких частинок у хмари нижнього ярусу вони продовжують зростання за рахунок зіткнень і злиття з хмарними краплями. Якщо температура на поверхні землі нижче 0°С, частинки опадів так і залишаться у формі сніжинок.

Однак не у всіх широко поширених систем хмар спостерігаються ясно виражені стримери вище за рівень замерзання, подібні до наведених на рис. 22. У ряді випадків хмари створюють лише виразні та яскраві смуги радіоехо, вище яких відсутні помітні відображення. Така картина, ймовірно, виникає через те, що кристали льоду, що знаходяться вище яскравої смуги, занадто малі, щоб створити радіоехо, що виявляється. При попаданні таких кристалів в область танення збільшення їхньої відбивності відбувається як за рахунок зміни фазового стану, так і за рахунок подальшого зростання їх розмірів завдяки злиттю з дрібнішими краплями.

Радіолокаційні спостереження привели до ряду важливих висновків. Було твердо встановлено, що дощ, що випадає з більшості хмар зимових форм і досягає поверхні землі, утворюється на висотах у формі кристалів льоду. З іншого боку, випадання дощу з конвективних хмар найчастіше відбувається за відсутності крижаних кристалів.

Коли дослідникам вдасться встановити роль твердої фази та процесу коагуляції в утворенні опадів з цього типу хмар, з'явиться реальна можливість активно впливати на них з метою штучного викликання опадів. Немає сумніву в тому, що рано чи пізно людина навчиться керувати хмарами. Метеорологи всього світу поєднують свої зусилля, щоб прискорити вирішення цього завдання. Навчившись керувати процесом осадоутворення, вони зможуть зробити свій внесок у вирішення проблеми світових водних ресурсів. Можна сподіватися, що коли з'явиться можливість штучного регулювання опадів, буде знайдено засоби більш ефективного їх використання.

Верхні шари купово-дощових і високошарових хмар, де температура набагато нижче точки замерзання, складаються в основному з крижинок.

Так як температура в середніх шарах трохи вище, то кристали льоду, присутні в повітряних потоках, що піднімаються і падають, стикаються з надохолодженими краплями води. Стикаючись, вони утворюють великі кристали, досить важкі для того, щоб прагне вниз, незважаючи на висхідні повітряні потоки.

У падінні кристали стикаються з іншими частинками хмар і збільшуються. Якщо температура нижче нижче точки замерзання, вони потрапляють на землю у вигляді снігу. Якщо над ґрунтом тепле повітря, вони перетворюються на краплі дощу. У випадку, якщо висхідні повітряні струми всередині хмари досить сильні, кристали льоду можуть підніматися і падати кілька разів, продовжуючи рости і врешті-решт стають дуже важкими і випадають у вигляді граду. Одна з найбільших зазначених колись градин впала в Коффі-вілл (Канзас) в 1970 р. Вона була майже 15 см завширшки і важила 700 г.

Дощ, сніг чи град

Більшість хмарних шарів із найнижчими температурами (графік ліворуч) становлять частинки льоду. При трохи збільшеній температурі в нижніх шарах лід змішується з водяними краплями і утворює кристали, досить великі для того, щоб випасти у вигляді дощу, снігу або за сприятливих умов граду.

Утворення опадів

Ця модель утворення купово-дощової хмари (праворуч) показує шлях повітряних потоків, що переносять тепле, насичене парою повітря в прохолодніші шари і при поверненні їх у вигляді дощу, снігу або граду.

Тривалі (від кількох годин до доби і більше) атмосферні опади у вигляді дощу (облоговий дощ) або снігу (облоговий сніг), що випадають на значній площі з досить рівномірною інтенсивністю із шарувато-дощових та високошарових хмар на теплому фронті. Облогові опади добре зволожують ґрунт.

Дощ- Рідкі опади у вигляді крапель діаметром від 0.5 до 5 мм. Окремі краплі дощу залишають на поверхні води слід у вигляді кола, що розходиться, а на поверхні сухих предметів - у вигляді мокрої плями.

Переохолоджений дощ- Рідкі опади у вигляді крапель діаметром від 0.5 до 5 мм, що випадають при негативній температурі повітря (найчастіше 0 ... -10 °, іноді до -15 °) - Падаючи на предмети, краплі змерзають і утворюється ожеледь. Переохолоджений дощ утворюється, коли сніжинки, що падають, потрапляють у шар теплого повітря, глибокий достатньо для того, щоб сніжинки повністю розтанули і перетворилися на краплинки дощу. У міру того, як ці крапельки продовжують падати, вони проходять тонкий шар холодного повітря над поверхнею землі і їхня температура стає нижчою за температуру замерзання. Проте самі краплі не замерзають, тому це явище назвали переохолодженням (або утворенням "переохолоджених крапель").

Крижаний дощ- тверді опади, що випадають за негативної температури повітря (найчастіше 0…-10°, іноді до -15°) як твердих прозорих кульок льоду діаметром 1-3 мм. Утворюються під час замерзання крапель дощу, коли вони падають крізь нижній шар повітря з негативною температурою. Усередині кульок знаходиться незамерзла вода - падаючи на предмети, кульки розбиваються на шкаралупки, вода витікає і утворюється ожеледь.

Сніг- Тверді опади, що випадають (найчастіше при негативній температурі повітря) у вигляді снігових кристалів (сніжинок) або пластівців. При слабкому снігу горизонтальна видимість (якщо немає інших явищ - серпанку, туману тощо) становить 4-10 км, при помірному 1-3 км, при сильному снігу - менше 1000 м (при цьому посилення снігопаду відбувається поступово, так що значення видимості 1-2 км і менше спостерігаються не раніше ніж за годину від початку снігопаду). У морозну погоду (температура повітря нижче -10...-15°) слабкий сніг може випадати з малохмарного неба. Окремо відзначається явище мокрий сніг - змішані опади, що випадають при позитивній температурі повітря у вигляді пластівців снігу, що тане.

Дощ зі снігом- Змішані опади, що випадають (найчастіше при позитивній температурі повітря) у вигляді суміші крапель і сніжинок. Якщо дощ зі снігом випадає за негативної температури повітря, частки опадів намерзають на предмети і утворюється ожеледь.

Морозиві опади

Мряка- Рідкі опади у вигляді дуже дрібних крапель (діаметром менше 0.5 мм), як би ширяють у повітрі. Суха поверхня намокає повільно та рівномірно. Облягаючись на поверхню води не утворює на ній кіл, що розходяться.

Переохолоджена мряка- Рідкі опади у вигляді дуже дрібних крапель (діаметром менше 0.5 мм), як би ширяють у повітрі, що випадають при негативній температурі повітря (найчастіше 0 ... -10 °, іноді до -15 °) - Осідаючи на предмети, краплі змерзають і утворюється ожеледиця.

Снігові зерна- Тверді опади у вигляді дрібних непрозорих білих частинок (паличок, крупинок, зерен) діаметром менше 2 мм, що випадають при негативній температурі повітря.

Туман- Скупчення продуктів конденсації (крапель або кристалів, або тих і інших разом), зважених у повітрі, безпосередньо над поверхнею землі. Помутніння повітря, викликане таким скупченням. Зазвичай ці значення слова туман не різняться. При тумані горизонтальна видимість не більше 1 км. В іншому випадку помутніння називається серпанком.

Зливи

Злива- короткочасні атмосферні опади, зазвичай як дощу (іноді - мокрого снігу, крупи), що відрізняються великою інтенсивністю (до 100 мм/ч). Виникають у нестійких повітряних масах на холодному фронті або внаслідок конвекції. Зазвичай зливи покривають порівняно невелику територію.

Дощ- дощ зливи.

Зливи- Сніг зливового характеру. Характеризується різкими коливаннями горизонтальної видимості від 6-10 км до 2-4 км (а часом до 500-1000 м, часом навіть 100-200 м) протягом періоду часу від кількох хвилин до півгодини (снігові «заряди»).

Дощ зі снігом- Змішані опади зливового характеру, що випадають (найчастіше при позитивній температурі повітря) у вигляді суміші крапель і сніжинок. Якщо дощ зі снігом випадає при негативній температурі повітря, частки опадів намерзають на предмети і утворюється ожеледь.

Снігова крупа- тверді опади зливового характеру, що випадають при температурі повітря близько нуля і мають вигляд непрозорих білих крупинок діаметром 2-5 мм; крихти крихкі, легко роздавлюються пальцями. Нерідко випадає перед зливовим снігом або водночас із ним.

Крижана крупа- тверді опади зливового характеру, що випадають при температурі повітря від +5 до +10° у вигляді прозорих (або напівпрозорих) крижаних крупинок діаметром 1-3 мм; у центрі крупинок – непрозоре ядро. Крупинки досить тверді (роздавлюються пальцями з деяким зусиллям), при падінні на тверду поверхню відскакують. У ряді випадків крупинки можуть бути покриті водяною плівкою (або випадати разом з крапельками води), і якщо температура повітря нижче нуля, то падаючи на предмети, крупинки змерзаються і утворюється ожеледь.

Град- тверді опади, що випадають у теплу пору року (при температурі повітря вище +10°) у вигляді шматочків льоду різної форми та розмірів: зазвичай діаметр градин становить 2-5 мм, але в ряді випадків окремі градини досягають розмірів голубиного і навіть курячого яйця ( тоді град завдає значних пошкоджень рослинності, поверхонь автомобілів, розбиває шибки і т. д.). Тривалість граду зазвичай невелика – від 1-2 до 10-20 хвилин. У більшості випадків град супроводжується зливовим дощем та грозою.

Крижані голки- Тверді опади у вигляді дрібних крижаних кристалів, що ширяють у повітрі, що утворюються в морозну погоду (температура повітря нижче -10 ... -15 °). Вдень сяють у світлі променів сонця, вночі - у променях місяця або при світлі ліхтарів. Нерідко крижані голки утворюють у нічний час красиві «стовпи», що світяться, що йдуть від ліхтарів вгору в небо. Спостерігаються найчастіше при ясному або малохмарному небі, іноді випадають із перисто-шаруватих або перистих хмар.

Знає в наш час будь-який школяр, але таки варто освіжити знання. Водяна пара - невидима, але завжди присутня складова повітря, що оточує Землю. У всіх земних водоймищах, починаючи від океанів і морів і закінчуючи невеликими ставками, постійно відбувається процес випаровування води. З рідини вона перетворюється на газоподібну пару. Чим тепліша вода, тим швидше вона випаровується, і чим більша площа водойми, тим більше води перетворюється на пару. Люди не бачать цього випаровування, водяна пара стає видимою там, де вона охолоджується, де відбувається конденсація, тобто на великій висоті. Конденсація - це процес перетворення невидимої пари на видиму рідину. Основна роль цьому належить сонячної енергії. Вона піднімає пару високо на небо і перетворює на хмари. Вітер, своєю чергою, розносить великі відстані, розподіляючи територією землі життєво необхідну вологу.

Механізм утворення дощу

Як утворюються краплі дощу? Як тільки хмара повністю наситилася і не може приймати вологу, усередині неї починається процес падіння найменших крапельок. Падаючи, вони зв'язуються з іншими крапельками, які створюють краплі ще більше, і в результаті можна спостерігати, як утворюється дощ.

Під час зливи створюються великі краплі, які можуть сягати 7 мм у діаметрі. Крапля дрібного дощу менша ніж півміліметра. Під час дрібного дощу краплі практично не поділяються на окремі, а все стає мокрим. Дощ - це насправді хмара, яка скидає саму себе. Це спостерігається, коли краплі чи кристали, з якого воно створено, робляться надмірно важкими і випадають у напрямку Землі. Метеорологи виділяють кілька методів перетворення крапель на дощ. Як утворюється дощ, залежить від того, через які хмари проходять краплі – теплі чи холодні. Теплі хмари створені із крихітних частинок води. Краплі, що падають, часто перетворюються на пару в польоті до землі. А бувають настільки великі, що обрушуються на землю у вигляді зливи. Крихітка крапелька проходить крізь хмару, при цьому вона стикається з іншими крапельками, і вже об'єднавшись, вони створюють велику краплю. Така крапля збирає інші краплі своєму шляху вниз. Повітря, яке проноситься навколо швидкісної краплі, притягує крихітні краплі, збільшуючи її вагу. Іноді вона стає настільки тяжкою, що падає з висоти в калюжу.

Звідки беруться сніжинки?

Дощ, сніг – усі ці явища вивчають метеорологи та синоптики, щоб передбачити їх та вчасно попередити населення про негоду. У холодних хмарах краплі зароджуються кристалами льоду. Холодні хмари формуються високо у небі й переносяться у райони, де температура завжди поза замерзання (0 про З). Такі хмари є сумішшю водних крапель та кристаликів льоду. Коли вода випаровується з рідких крапель, вона примикає до кристаликів, замерзаючи і перетворюючись на тверде тіло. Коли кристали виростають і набирають вологу, вони перетворюються на сніжинки і падають крізь хмару. Але якщо зовні не надто холодно, сніжинки існують недовго. Вони спускаються в шари теплого повітря і починають танути, знову перетворюючись на дощові краплі. Як виникають сніжинки? Якщо в хмарі знаходяться зони різної температури та вологості, вона перетворюється на снігову машину. Вологе тепле повітря, яке несе із собою краплі води, проходить у сухі холодні зони хмари. Завдяки низькій температурі крапельки замерзають і утворюють ядро ​​майбутньої сніжинки. Навколо ядра в певному порядку збираються частинки теплої води, перетворюючись на сніговий кристалик. Кожна сніжинка складається із 2-200 окремих кристалів. Кристаліки утворюються в холодних хмарах високо над землею, де температура може знижуватися до -40 о С і водяна пара замерзає, перетворившись на кригу. Сніг кристал залишає хмару і падає на землю. Сніг здається кристально чистим, коли випадає, але насправді більшість сніжинок утворюються навколо крихітних частинок пилу, які вітер приніс у небо, водяна пара може кристалізуватися навіть навколо маленьких частинок диму. Якщо розглянути потужні мікроскопи, можна побачити ці частинки, які ховаються всередині сніжинок. Три чверті сніжинок наросли навколо крихітних, невидимих ​​шматочків глини чи землі.

Форма сніжинок

Напевно, кожна людина мала можливість помилуватися хитромудрою формою сніжинок, коли, плавно опускаючись з неба, вони осідають на рукавиці або пальті. Кожна сніжинка відрізняється формою та власним особливим будовою. Основна форма кристаліка снігу залежить від температури, за якої сформувалася сніжинка. Чим вище знаходиться хмара, тим вона холодніша. З високих у яких температура нижче -35 про З, створюються шестигранні призми, коли температура хмар у межах -3-0 про З, утворюються сніжинки як пластин. При температурі -5-3 про С утворюються голчасті сніжинки, а від -8-5 о С у вигляді колон. При -12-8 про З знову утворюються платівки. Якщо температура опускається нижче - сніжинки набувають форми зірочок. Збільшуючись, сніжинки стають важчими і падають у напрямку землі, їх форма змінюється. Якщо сніжинки падають, обертаючись, їхня форма буде ідеально симетрична, якщо опускаються, розгойдуючись убік, форма їх стає неправильною.

Якщо повітря під сніговою хмарою тепліше, ніж 0 про С, сніжинки при падінні можуть розтанути, перетворюючись на краплі дощу, це пояснює, як утворюється дощ і сніг, що переходить у дощ. Але якщо повітря досить холодне, сніжинки долетять до землі, покривши її білим покривалом. Опинившись на землі, снігові кристали поступово втрачають свої витончені візерунки, спресовуючись під дією інших сніжинок.

Коли випадає інею?

Інею відноситься до твердих атмосферних опадів, які випадають тонким шаром крижаних кристаликів. З'являється на землі та предметах при замерзаючому ґрунті, тихому вітрі та чистому небі. При температурі нижче нуля він випадає у вигляді шестикутних кристалів, при нижчій температурі - у вигляді пластинок, нижче -15 ° C кристали інею набувають вигляду тупокінцевих голок. Утворюється іній на будь-яких об'єктах, чия поверхня холодніша за повітря: на траві, землі, дахах, на склі.

Кислотні дощі

(дощ, сніг) з підвищеним вмістом кислоти є Як утворюються вони? Джерелами появи кислотних дощів можуть бути як природні процеси (вулканічна активність, розкладання рослинних залишків), так і промислові викиди, насамперед діоксиду сірки (SO 2) та оксидів азоту (NO, NO 2 , N 2 O 3), при спалюванні різних видів палива. Поєднуючись з вологою в атмосфері, утворюють сірчану та азотну кислоти. Якщо кислотні речовини, розчинившись у повітрі, потрапляють в атмосферу, насичену вологою, то кислоти випадають на землю. Якщо вода, що включає кислоти, випадає на рослинність і на землю, вона завдає шкоди флорі та фауні землі.

Різнобарвні дощі

Іноді люди можуть спостерігати такі явища як кольорові дощі. Кольоровий дощ – рідкість, але він насправді може бути кольоровим. Як утворюється дощ із різним кольором? Наприклад, червоний дощ був помічений у квітні 1970 року у Фессалоніках у Греції. Потужний вітер над пустелею Сахара підняв дуже багато частинок червоної глини високо в небо, а потім переніс їх у хмари над Грецією. Потік дощу змив глину з хмар, але колір дощу був червоний. 1959 року в штаті Массачусетс пройшов дощ жовто-зеленого кольору. Винуватцем виявився весняний пилок з рослин, піднятий вгору. А ще у березні 1972 року випав блакитний сніг у французьких Альпах: цей сніг забарвився мінералами, принесеними із Сахари.

ДОЩ
вода, що утворюється при конденсації водяної пари, що випадає з хмар і досягає земної поверхні у вигляді крапель рідини. Діаметр дощових крапель коливається від 05 до 6 мм. Краплі дрібніші 0,5 мм називаються мрякою. Краплі більші за 6 мм сильно деформуються і розбиваються при падінні на землю. Залежно від обсягу опадів, що випадають за певний проміжок часу, інтенсивно розрізняють слабкі, помірні та сильні (зливові) дощі. Інтенсивність слабкого дощу змінюється від мізерно низької до 2,5 мм/год, помірного дощу - від 2,8 до 8 мм/год і за сильного дощу - понад 8 мм/год, або понад 0,8 мм за 6 хв. Облоги затяжні дощі при суцільній хмарності на значній території зазвичай слабкі і складаються з дрібних крапель. Дощі, що випадають на невеликих ділянках спорадично, зазвичай більш інтенсивні і складаються з більших крапель. За одну сильну грозову зливу тривалістю всього 20-30 хв може випасти до 25 мм опадів.
Кругообіг води (вологообіг).Вода випаровується з поверхні океанів, річок, озер, боліт, ґрунту, а також рослин (в результаті транспірації). Вона накопичується в атмосфері у формі невидимої водяної пари. Інтенсивність випаровування та транспірації визначаються в основному температурою, вологістю повітря та силою вітру і тому сильно змінюються від місця до місця та залежно від метеорологічних умов. Більшість атмосферної водяної пари надходить з теплих тропічних і субтропічних морів і океанів. Середня для всієї земної кулі швидкість випаровування становить бл. 2,5 мм на добу. Загалом вона врівноважена величиною середньоглобальної кількості атмосферних опадів (бл. 914 мм/рік). Сумарний запас водяної пари в атмосфері еквівалентний приблизно 25 мм опадів, тому в середньому він оновлюється кожні 10 днів. Водяна пара виноситься нагору і поширюється в атмосфері повітряними потоками різних розмірів - від локальних конвективних течій до глобальних систем вітрів (західне перенесення чи пасати). У міру того, як тепле вологе повітря піднімається вгору, воно розширюється в результаті зниження тиску у високих шарах атмосфери і охолоджується. Внаслідок цього відносна вологість повітря підвищується до тих пір, поки повітря не досягне стану насичення водяною парою. Подальший його підйом і охолодження призводять до конденсації надлишкової вологи на дрібних зважених у повітрі частинках і утворення хмар, що складаються з крапель води. Усередині хмар ці крапельки діаметром лише бл. 0,1 мм падають дуже повільно, але не всі вони мають однаковий розмір. Більші краплі падають швидше, обганяючи дрібніші, що зустрічаються на їх шляху, стикаються і зливаються з ними. Таким чином, більші краплі ростуть за рахунок приєднання дрібних. Якщо крапля у хмарі долає відстань прибл. 1 км вона може стати досить важкою і випасти з нього дощовою краплею. Дощ може утворюватись і інакше. Краплі у верхній, холодній частині хмари можуть залишатися рідкими навіть за нормальної температури набагато нижче 0° З - звичайної точки замерзання води. Такі краплі води, звані переохолодженими, здатні замерзнути, тільки якщо в них впроваджуються спеціальні частки, які називаються ядрами льодоутворення. Замерзлі краплі розростаються в крижані кристали, а кілька крижаних кристалів можуть об'єднатися та утворити сніжинку. Сніжинки проходять крізь хмару та в холодну погоду досягають землі у вигляді снігу. Однак у теплу погоду вони тануть та досягають поверхні у формі дощових крапель.

Кількість атмосферних опадів, що досягають поверхні землі у цьому місці у вигляді дощу, граду або снігу, оцінюється завтовшки шару води (у міліметрах). Воно вимірюється спеціальними приладами - осадкомерами, які зазвичай розташовуються на відстані кілька кілометрів один від одного і фіксують кількість опадів за певний проміжок часу, зазвичай за 24 год. Простий осадкомер складається з вертикально встановленого циліндра з круглою лійкою. Дощова вода потрапляє у вирву і стікає у вимірювальний градуйований циліндр. Площа вимірювального циліндра в 10 разів менше площі вхідного отвору воронки, так що шар води товщиною 25 мм у вимірювальному циліндрі відповідає 2,5 мм опадів, що випали. Більш складні вимірювальні прилади безперервно реєструють кількість опадів, що випадають на стрічці, укріпленої на барабані з годинниковим механізмом. Один з таких приладів забезпечений маленькою судиною, яка автоматично перекидається і звільняється від води, а також замикає електричний контакт, коли кількість води в осадомірі відповідає шару опадів 0,25 мм. Досить надійну оцінку інтенсивності дощу на значній території дає застосування методу радіолокації. Середня річна кількість опадів по всій поверхні Землі - бл. 910 мм. У тропічних регіонах середньорічне кількість опадів щонайменше 2500 мм, в помірних широтах - прибл. 900 мм, а приполярних районах - бл. 300мм. Головними причинами відмінностей у розподілі опадів є географічне положення даного регіону, його висота над рівнем моря, відстань від океану та напрямок переважних вітрів. На гірських схилах, звернених у бік вітрів, що дмуть з океану, кількість опадів зазвичай велика, а в районах, захищених від моря високими горами, випадає дуже мало опадів. Максимальна річна кількість опадів (26 461 мм) була зареєстрована в містечку Черапунджі (Індія) в 1860-1861, а найбільша добова кількість опадів (1618,15 мм) - у Багіо на Філіппінах 14-15 липня 1911 року. Мінімальна кількість опадів зареєстрована в Аріке (Чилі), де середньорічна величина за 43-річний період становила лише 0,5 мм, а в Ікіці (Чилі) за 14 років не випало жодного дощу.
Штучні дощі.Оскільки вважається, що з деяких хмар випадає недостатньо опадів або вони взагалі не випадають через дефіцит ядер конденсації, здатних ініціювати зростання снігових кристалів або дощових крапель, робляться спроби створення "рукотворних дощів". Дефіцит ядер конденсації може бути заповнений шляхом розсіювання таких речовин як сухий лід (заморожений діоксид вуглецю) або йодисте срібло. Для цього гранули сухого льоду діаметром прибл. 5 мм викидають із літака на верхню поверхню переохолодженої хмари. Кожна гранула, перш ніж випаруватися, охолоджує навколо себе повітря та породжує близько мільйона кристалів льоду. Щоб "засіяти" велику дощову хмару, потрібно лише кілька кілограмів сухого льоду. Сотні виконаних у багатьох країнах експериментів показали, що засівання купових хмар сухою кригою на певній стадії їх розвитку може стимулювати дощ (причому із сусідніх хмар, які не пройшли такої обробки, дощ не йде). Однак кількість "штучних" опадів, що випала, зазвичай невелика. Для збільшення кількості опадів на значній площі з літака або землі розпилюють пари йодистого срібла. З землі ці частки розносяться повітряними течіями. У хмарах вони можуть з'єднатися з переохолодженими крапельками води та забезпечити їх замерзання та розростання у снігові кристали. Досі не існує справді переконливих доказів того, що можна досягти суттєвого збільшення (або зменшення) опадів на великих площах. Можливо, у деяких випадках і вдалося досягти невеликих змін (на 5-10%), проте зазвичай їх неможливо відрізнити від природних міжрічних коливань.
ЛІТЕРАТУРА
Дроздов О.А., Григор'єва О.С. Вологообіг у атмосфері. Л., 1963 Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорологія та кліматологія. М., 1994

Енциклопедія Кольєра. - Відкрите суспільство. 2000 .

Антоніми:

Дивитись що таке "ДОЩ" в інших словниках:

дощ- Дощ, я … Російський орфографічний словник

дощ- дощ/... Морфемно-орфографічний словник

ДОЩ, дощ, дощ, дощ, дозжик чоловік. вода в краплях або струменями з хмар. (Давнє дежгь; дежгем, дощем; дежгевий, дощовий; дежгіті, одождіть). Ситничок, найдрібніший дощ; злива, проливна, найсильніша; косохлест, підстіб, косий… … Тлумачний словник Даля

- (Дощ, дощ), злива, пролива; сльота; (простон.) ситничок, ганчір'я, косохлест. Дощ грибний, великий, дрібний, облоговий, зливний, тропічний, частий. Дощ йде, мрячить, накрапує, ллє (лим'я ллє, ллє як із відра), не перестає... Словник синонімів

Сущ., м., упот. Часто Морфологія: (ні) чого? дощу, чому? дощу (бачу) що? дощ, чим? дощ, про що? про дощ; мн. що? дощі, (ні) чого? дощів, чому? дощу, (бачу) що? дощі, чим? дощами, про що? про дощі 1. Дощ це атмосферні опади. Тлумачний словник Дмитрієва

Я; м. 1. Атмосферні опади, що випадають із хмар у вигляді крапель води. Теплий літній буд. Сильний буд. Проливний буд. (дуже сильний). Грибний д. (дощ із сонцем, після якого, за народними прикметами, рясно ростуть гриби). Д. йде. Д. мрячить, ллє. Енциклопедичний словник

- (1): Іншого дня дуже рано криваві зорі світ розповідають; чорні хмари з моря йдуть, хочуть прикрити для сонця, а в них тремтять сині млії. Бути грому великому, йти дощу стрілами з Дону Великого. Ту ся копієм приламати, ту ся шаблям… … Словник-довідник "Слово про похід Ігорів"

ДОЩ, дощ (дощ, дощ), чоловік. 1. Рід атмосферних опадів як водяних крапель. Проливний дощ. 2. перекл. Потік дрібних частинок, що сипляться в безлічі (книжн.). Дощ іскор. Зоряний дощ. || перекл. Безліч, безперервна розмаїтість (книжн.). Тлумачний словник Ушакова