Метеорология и климатология (рус.)

В связи с фронтами возникают облака восходящего сколь­жения. Они представляют собой огромные облачные системы, вытянутые в длину вдоль фронта на тысячи километров и в ши­рину захватывающее сотни километров. В основной своей части они имеют вид мощных облачных слоев, почему и называются слоистообразными (не смешивать со слоистыми облаками по международной классификации). Фронт отделяет пологий клин холодного воздуха от лежащего рядом с ним и над ним более теплого воздуха (рис. 6.10). При этом, как правило, развивается восходящее движение теплого воздуха по холодному клину.

Так как поверхность фронта очень пологая (тангенс ее угла наклона всего 0,01 или меньше), то в основном движение теп­лого воздуха представляет собой горизонтальный перенос. Но все же к этому горизонтальному переносу присоединяется небольшая вертикальная составляющая, порядка сантиметров или долей сантиметра в секунду, и это чрезвычайно важно. Мед­ленное всползание теплого воздуха по холодному клину при­водит к адиабатическому охлаждению мощных его слоев и к конденсации в них водяного пара. В результате и возникает облачная система, расположенная в теплом воздухе над холод­ным клином.

В устойчивых воздушных массах (теплых, а зимой над су­шей также и местных) основной процесс развития облаков — это достаточно слабый турбулентный перенос водяного пара вместе с воздухом от земной поверхности вверх и соответствующее его адиабатическое охлаждение. Слои инверсии задерживают этот перенос. Под инверсией происходит накопление водяного пара и его радиационное выхолаживание. Поэтому облака и воз­никают преимущественно под слоем инверсии. По международ­ной классификации это облака слоистые и слоисто-кучевые, в среднем ярусе — высоко-кучевые. Они сравнительно тонки и растянуты в горизонтальном направлении, а кроме того, часто обнаруживают волнистую структуру, почему и называются вол­нистыми.

Различия в структуре и во внешнем виде облаков объясняются различиями в условиях их возникновения. Поэтому об­лака можно разделить на несколько генетических типов.

Различают облака внутримассовые и фронтальные. Первые обязаны своим происхождением процессам внутри воздушных масс. Вторые — процессам, связанным с фронтами, т. е. проис­ходящим на границах между воздушными массами.

В неустойчивых воздушных массах (холодных, а летом над сушей также и местных) облакообразование связано с сильно развитой конвекцией при неустойчивой стратификации. В ре­зультате адиабатического охлаждения воздуха в восходящих токах и возникают облака конвекции (рис. 6.8). В среднем ско­рость восходящих токов при облакообразовании порядка 3— 6 м/с, но в отдельных случаях выше 10 и даже 20 м/с. Вокруг облака наблюдаются более слабые нисходящие дви­жения.

Всем известно эффектное явление радуги. Радуга наблю­дается на фоне облаков, из которых выпадает дождь, если эти облака освещены солнцем и, стало быть, расположены против него. Это светлая дуга радиусом около 42°, окрашенная в спектральные цвета: по внешнему краю в красный, по внутрен­нему в фиолетовый, а между ними в остальные цвета спектра. Дуга радуги является частью окружности, центр которой лежит на прямой, соединяющей центр солнечного диска с глазом на­блюдателя (изредка наблюдается и лунная радуга). Когда на­блюдатель перемещается, вместе с ним перемещается и видимая им радуга. Если солнце стоит низко над горизонтом, дуга ра­дуги — около полуокружности. Если же солнце стоит высоко, то центр радуги лежит глубоко под горизонтом и над горизон­том видна лишь небольшая низко расположенная дуга. При вы­соте солнца 42° и более радуги не видно вовсе. С самолета иногда удавалось видеть радугу в виде почти полного круга.

В тонких водяных облаках перед диском светила, состоящих из мелких однородных капелек (обычно это высоко-кучевые облака), наблюдаются явления венцов. Венцы наблюдаются также в тумане около искусственных источников света.

Основная, а часто единственная часть венца — светлый круг небольшого радиуса, вплотную окружающий диск светила (или искусственный источник света). Круг этот голубоватый, а по внешнему краю красноватый. Его еще называют ореолом. Он может быть окружен одним или несколькими светлыми до­полнительными кольцами такой же окраски, не примыкающими к нему и друг к другу вплотную. Радиус ореола бывает порядка1—5°. Он обратно пропорционален диаметрам капелек в облаке; поэтому по нему можно определять размеры капелек в облаках.

В связи с облаками в атмосфере наблюдаются различные световые (оптические) явления. Практического значения они не имеют, но дают некоторые сведения о характере облаков, с ко­торыми они связаны. Эти явления обусловлены отражением, пре­ломлением и дифракцией света в капельках и кристалликах об­лаков.

В ледяных облаках верхнего яруса, особенно в перисто-слои­стых, возникают явления гало. Так называются прежде всего светлые круги радиусом 22 или 46 угловых градусов с центром в центре солнечного или лунного диска. Они слабо окрашены в радужные цвета (красный внутри). Кроме этих основных форм гало, наблюдаются ложные солнца, т. е. слегка окрашенные светлые пятна на одном уровне с солнцем и на том же угловом расстоянии от него (22 или 46°). К основным кругам присоеди­няются иногда различные касательные к ним дуги. Наблю­даются еще неокрашенные вертикальные столбы, проходящие через солнечный диск, т. е. как бы продолжающие его вверх и вниз, а также неокрашенный горизонтальный круг на одном уровне с солнцем.

В описаниях, кроме внешнего вида облаков, кратко остано­вимся и на их микроструктуре.

1—3. Перистые, перисто-кучевые и перисто-слоистые облака верхнего яруса — самые высокие облака тропосферы. Они встре­чаются при наиболее низких температурах и состоят из ледяных кристаллов. На вид облака всех трех родов белые, полупрозрач­ные, мало затеняющие солнечный свет. Разница между тремя основными родами состоит в следующем. Перистые облака вы­глядят как отдельные нити, гряды или полосы волокнистой структуры. Перисто-кучевые облака представляют собой гряды или пласты, имеющие ясно выраженную структуру из очень мелких хлопьев, шариков, завитков (барашков). Часто они похожи на рябь на поверхности воды или песка. Перисто-слои­стые облака представляют собой тонкую прозрачную белесо­ватую вуаль, частично или полностью закрывающую небосвод. В них иногда различается волокнистая структура. Эти облака часто дают оптические явления, называемые гало, т. е. светлые, слегка окрашенные круги вокруг дисков светил с радиусами 22° и 46° или различные комбинации светлых дуг. Эти явления создаются преломлением света в ледяных кри­сталлах облаков и отражением света от их граней.

4. Высоко-кучевые облака в среднем ярусе представляют собой . . . . .