Облак: определение, образуване, видове и роля в кръговрата на водата

Облак: как се образуват, кои са видовете и как влияят на кръговрата на водата — ясно и достъпно.

Облакът е водна пара в атмосферата, която се е кондензирала в много малки водни капки или ледени кристали и се проявява като видими форми или образувания над земята. Облаците могат да се появят на различни височини и да имат различен външен вид — от тънки вейки до гъсти купести маси.

Как се образуват облаците

Водата на Земята постоянно се изпарява (превръща се в невидим газ) от повърхности като морета, езера, почва и растения. Тази невидима водна пара се издига или се смесва в атмосферата. Когато въздухът се охлади до точката, в която вече не може да задържа цялата водна пара, тя започва да кондензира върху малки частици (соли, прах, сажди и др.), наречени ядра на кондензация, и така се образуват капчици или ледени кристали — облак.

Топлият въздух съдържа повече водни пари, отколкото хладният. Ако топъл, влажен въздух се охлади, се образуват облаци. Основните начини за охлаждане на въздуха са:

• когато въздухът близо до земята се нагрява от слънцето и се издига в по-студени слоеве на атмосферата;
• по метеорологичните фронтове, когато по-топъл въздух се издига и се охлажда, сблъсквайки се със студен въздух;
• когато въздухът се изкачва по склоновете на планина и се охлажда с увеличаване на височината;
• когато топъл въздух премине над по-студена повърхност (например над хладна вода в езеро или над охладена нощем земя) и загуби част от топлината си.

Защо облаците „висят“ във въздуха

Често се казва, че облаците не са тежки, но водата в един голям облак може да има маса от няколко милиона тона. Все пак във всеки кубичен метър (m3) на облака има само около 5 грама вода. Отделните капчици са с размер обикновено 10–20 µm — много малки. Капчиците са далеч по-тежки от изпарената вода, но не падат веднага, защото:

• малките капки имат ниска скорост на утаяване и се задържат във въздуха дълго време;
• във и около облака има възходящи потоци (въздушни течения), които балансират утаяването;
• когато водата се превръща от газ в капки, се отделя топлина (латентна топлина), която може да поддържа възходящите потоци и да забави утаяването.

Видове облаци

Облаците се класифицират по форма и височина. Основните типове са:

• Cumulus (кучести) — гъсти, „пухкави“ облаци с ясно изразени върхове; обикновено са в ниския слой на атмосферата и могат да донесат кратки превалявания.
• Stratus (слоести) — равномерни, покривни облаци, които често водят до мъгливо и хладно време и слаби превалявания.
• Cirrus (перести) — много тънки и високи облаци от ледени кристали, често предвещават приближаваща промяна в времето.
• Nimbus / Cumulonimbus — облаци, които дават обилни и интензивни валежи; cumulonimbus са купесто-гръмотевични облаци, свързани с гръмотевици, силни ветрове и градушка.
• Altostratus, Altocumulus — средни по височина облаци, които също могат да предизвикат валежи, ако се сгъстят.
• Fog (мъгла) — облак, който лежи при земната повърхност.

Роля в кръговрата на водата

Облаците са ключов елемент от "кръговрата на водата". Те събират изпарената вода от повърхностите, пренасят я чрез въздушни течения и я връщат като валежи (дъжд, сняг, град, киша), които захранват реки, езера и подпочвените води. След падането водата отново се изпарява или се използва от растенията, и цикълът продължава.

Допълнителни факти и значение

• Облаците влияят на климата: отразяват част от слънчевото излъчване (албедо) и същевременно задържат част от топлината на Земята (парников ефект). Тяхното общо въздействие е сложен климатичен фактор.
• Цветовете при изгрев и залез се дължат на разсейване и пречупване на слънчевата светлина от въздушни и прахови частици в атмосферата — това прави облаците ярки и оцветени.
• Човешката дейност влияе на облакообразуването: замърсяванията (аерозолите) могат да служат като ядра на кондензация, а целенасоченото влияние (облачно засяване) се използва в някои региони за предизвикване или увеличаване на валежите.
• От облаците зависи и краткосрочният сезонен климат — например снежните облаци зареждат планинските резервоари и подпомагат питейните и селскостопанските водни ресурси.

Интересни факти

• Капките в облака са около 1 000 пъти по-тежки от водната пара на молекулно ниво, но поради малкия им размер и възходящите потоци те остават във въздуха.
• Някои облаци, като cumulonimbus, могат да достигнат височини от над 10–15 км и да съдържат силни електрически полета, причиняващи мълнии.
• След полет на самолети често се виждат следи (contrails) — тънки облаци, образувани от водни пари и частици в изгорелите газове, които могат временно да променят локалната облачност.

Облаците са не само визуално впечатляващи, но и жизненово важни за времето, климата и водните ресурси на планетата. Разбирането на начина им на образуване и влиянието им върху околната среда помага за прогнозиране на времето и за управлението на природните ресурси.

Класификация на облаците

Облаците се класифицират според това как изглеждат и колко високо в небето се намира основата на облака. Тази система е предложена през 1803 г. Съществуват различни видове облаци, защото въздухът, в който се образуват, може да е неподвижен или да се движи напред или нагоре-надолу с различна скорост. От много плътни облаци с достатъчно големи водни капки може да се образува дъжд или сняг, а от най-големите облаци - гръмотевици и светкавици.

Съществуват пет основни семейства облаци според това как изглеждат:

• Облаците Cirrus са високи и тънки. Въздухът е много студен на високите нива, затова тези облаци се състоят от ледени кристали вместо от водни капки. Понякога облаците циркус се наричат опашки на кобила, защото приличат на опашките на кон.

• Стратовите облаци са като плоски листове. Те могат да бъдат ниски облаци (стратус), средни (алтостратус), високи (циростратус) или плътни многостепенни облаци, от които вали дъжд или сняг (нимбостратус).

• Стратокумуларните облаци са под формата на ролки или вълнички. Те могат да бъдат ниски облаци (стратокумулус), средни (алтокумулус) или високи (цирокумулус).

• Когато се образуват за първи път, купесто-дъждовните облаци са пухкави и малки. Те могат да се превърнат в купести облаци с умерена вертикална площ (нищо не е добавено към името) или да се превърнат във високи вертикални облаци (towering cumulus).

• Облаците кумулонимус са много големи облаци от типа кумулус, които обикновено имат цирусови върхове, а понякога и други характеристики, които им придават уникален вид.

По-долу е представено обобщение на основните видове облаци, подредени според височината, на която се образуват:

Облаци на високо ниво

Високите облаци се образуват на височина от 10 000 до 25 000 фута (3 000 до 8 000 м) в студените места, от 16 500 до 40 000 фута (5 000 до 12 000 м) в меките региони и от 20 000 до 60 000 фута (6 000 до 18 000 м) в много горещите тропици. Те са твърде високи и тънки, за да произвеждат дъжд или сняг.

Облаците от високо ниво включват:

• Cirrus (Ci)
• Цирокумулус (Cc)
• Cirrostratus (Cs)

Облаци на средно ниво

Средните облаци обикновено се образуват на височина 2500 фута (2000 м) в по-студените райони. Те обаче могат да се образуват и на височина до 8000 м в тропиците, където е много топло през цялата година. Средните облаци обикновено са съставени от водни капки, но може да имат и ледени кристали. От време на време те произвеждат дъжд или сняг, които обикновено се изпаряват, преди да достигнат земята.

Облаците от средно ниво включват:

• Altocumulus (Ac)
• Altostratus (As)

Ниско разположени облаци

Нископланинските облаци обикновено се наблюдават от нивото на земята до височина 6500 фута (2000 м). Ниските облаци обикновено са съставени от водни капки и понякога могат да предизвикат много лек дъжд, ръмеж или сняг.

Ниските облаци включват:

• Стратокумулус (Sc)
• Stratus (St)

Когато много нисък стратов облак докосне земята, той се нарича мъгла.

Умерено-вертикални облаци

Това са облаци със средна дебелина, които могат да се образуват навсякъде от нивото на земята до височина от 3000 фута. Кумулусите на средно ниво нямат добавен алт към името си. Върховете на тези облаци обикновено не са много по-високи от 6 000 м (20 000 фута). Вертикалните облаци често създават дъжд и сняг. Те са съставени предимно от водни капки, но когато се изтласкват нагоре през студените по-високи нива, в тях може да има и ледени кристали.

Умерено-вертикалните облаци включват:

• Кумулус (Cu)
• Nimbostratus (Ns)

Високи вертикални облаци

Тези облаци са много високи, а върховете им обикновено са по-високи от 6 000 м (20 000 фута). Те могат да предизвикат проливни дъждове и снеговалежи. Кумулонимбусите, най-големите облаци от всички, също могат да предизвикат гръмотевични бури. Тези облаци са съставени предимно от водни капки, но върховете на много големите облаци кумулонимбус често са съставени предимно от ледени кристали.

Високите вертикални облаци включват:

• Високи кумулуси (Tcu)
• Кумулонимус (Cb)

Небе с облаци цирус (вляво), които преминават в цирострат (в средата вдясно) с малко цирокумулус (горе вдясно).


Облачен пейзаж от умерено вертикални куполи над Свифтс Крийк, Виктория, Австралия

Въпроси и отговори

В: Какво представлява облакът?

В: Как се образува облакът?

В: Колко тежки са облаците?

Въпрос: Защо при изгрев или залез слънце някои облаци имат ярки цветове?

В: Какво се случва, след като дъждът падне обратно на земята?

В: Какво поддържа облаците във въздуха?

Търсене по буква