У метеорології опадами називається вода, яка падає на поверхню землі з атмосфери в рідкій або твердій формах під дією сили тяжіння. Тому такі явища, як дощ, сніг, град, – це опади. Розглянемо питання про те, як утворюється дощ, сніг, град, а також роса та іній.
Що являють собою хмари і хмари?
Перед тим як розібрати питання, як утворюється дощ та інші типи опадів, розглянемо такі природні об’єкти, як хмари і хмари, з точки зору фізики, оскільки вони відіграють важливу роль у процесі появи опадів.
Хмари і хмари являють собою скупчення невеликих крапельок чи кристаликів води, які знаходяться у завислому стані в атмосфері. Складається дана хмара з кристаликів або дрібних крапельок води, що залежить від висоти над поверхнею землі цієї хмари і температури. Утворюються хмари в результаті того, що теплі і вологі маси біля поверхні води в морях і океанах піднімаються, охолоджуються і конденсуються в дрібні краплі. Ці краплі настільки маленькі, що не видно неозброєним оком. Їх сукупність утворює хмари і хмари. Якщо ці краплі з тієї чи іншої причини стануть збільшуватися в розмірах, то вони впадуть на землю.
Освіта дощу
Щоб зрозуміти, як утворюється дощ, слід звернути увагу на розмір зважених в атмосфері крапель води, які складають хмара. Коли ці краплі почнуть стикатися і з’єднуватися один з одним, то при певному критичному розмірі сила тяжіння змусить їх падати вниз, на землю. При цьому вони здобувають швидкість від 4 до 8 м/с.
Дощова краплина має розмір близько 1 мм (від 0,7 мм до 5 мм). Щоб досягти цього розміру, крапельки хмари повинні збільшити свою масу в мільйони разів. У зв’язку з цим товщина хмари повинна бути більше певного розміру. Деякі хмари можуть досягати в товщину 12 км, при цьому вони здатні призводити до утворення потужних і тривалих злив, а в деяких випадках навіть граду.
Велика товщина хмар і хмар дозволяє крапельок підніматися в їх товщі вгору, поєднуючись при цьому з іншими краплинками. В результаті цього процесу утворюються великі краплі, які і падають у вигляді дощу. Ще один механізм, який пояснює, як утворюється дощ, полягає в наступному: піднімаючись в товщі хмари, дрібна крапелька охолоджується і кристалізується. Ці кристалики падають на землю, при падінні вони нагріваються і перетворюються у воду.
Феномен вирга
Вирга – це дощ, який йде в атмосфері, але не досягає поверхні землі. Цей природний феномен можна пояснити, якщо розглядати питання з точки зору фізики. Як утворюється дощ такого роду? Справа в тому, що між великою хмарою, здатної до утворення опадів, поверхнею землі можуть існувати шари повітряних мас, які будуть сильно розігрітими і сухими. У такому разі падаючі з товщі хмари краплі води при попаданні в ці гарячі і сухі повітряні маси будуть просто-напросто випаровуватися знову і ніколи не досягнуть поверхні землі.
Освіта снігу
Продовжимо розбирати питання, як утворюється дощ, роса і сніг. Тепер зупинимося на процесі утворення твердих опадів снігу.
Сніг – це тверда форма існування води, яка падає на поверхню землі у вигляді сніжинок. Сніжинки утворюються, коли маленькі крапельки води в хмарах прохолоджуються до температур нижче 0 °C і кристалізуються. Для того щоб утворювався сніг, недостатньо низьких температур, ще повинен існувати певний рівень вологості в атмосфері. Існують місця на землі, які є досить холодними, але з-за сухого повітря сніг у них практично не йде.
Освіта граду
Досліджуючи питання, як утворюється роса, іній, дощ і сніг, не можна не згадати про град. На відміну від снігу, якого достатньо для утворення невеликих низьких температур, град утворюється тоді, коли температура нижче -15 °C. Оскільки температура в атмосфері зменшується із збільшенням висоти, град утворюється у верхній частині товстих хмар, де температури опускаються до -50 °C. Такі хмари називаються купчасто-дощовими. В їх нижній частині вода знаходиться у вигляді маленьких рідких крапель, а у верхній частині – у вигляді кристаликів льоду. Ці кристалики поступово зростають завдяки крапельок води, що підіймається з нижньої частини хмари з-за висхідних повітряних потоків. Коли кришталик досягає критичного розміру, він падає на землю. Зазначимо, що не всі кристалики льоду досягають поверхні землі, оскільки вони тануть в процесі падіння.
Роса та іній
Завершимо розгляд питання, як утворюється дощ, сніг, роса та іній, фізичним поясненням двох останніх явищ, тобто утворення роси та інею.
Обидва ці явища пов’язані з добовими коливаннями температур в атмосфері. Для їх розуміння слід знати, що розчинність води в газоподібному вигляді в атмосфері залежить від температури. Чим більше температура повітря, тим більше води у вигляді пари може в ньому розчинитися. Вдень сонце розігріває повітря і призводить до випаровування води й підвищенню вологості в атмосфері. Вночі повітря охолоджується, розчинність водяної пари в ньому знижується, зайва вода конденсується у вигляді маленьких крапельок, які випадають у формі роси.
Іній утворюється аналогічним чином, тільки в цьому випадку або температура повітря опускається нижче нуля, що призводить до замерзання крапель води в атмосфері, або поверхня землі є достатньо холодною, і випала на неї роса кристалізується.
