См. остальные сайты и страницы Богданова К.Ю.: ПРОГУЛКИ С ФИЗИКОЙ ПРОГУЛКИ С ФИЗИКОЙ для самых маленьких Что такое финансовый кризис? Что такое жизнь? Американский ЕГЭ по физике Почему у бликов на фото несколько лучей? Антибликовые очки и ЖК-дисплей Почему пена белая? Почему женщины виляют бёдрами? Физика внутри нас Ночным поездом по коническим сечениям Электростатика заряженных бусинок Загадки одномерного бильярда Популярно обо всём В мире «Что и почему?»

 

К.Ю. Богданов (mailto:kbogdanov1@yandex.ru)

 

Почему кучевые облака плоские снизу?

 

В тихую погоду над нами часто плывут кучевые облака. Они образуются из водяных паров, которые вместе с тёплым воздухом поднимаются от поверхности земли вверх и на высоте, соответствующей точке росы, конденсируются в мельчайшие капельки тумана размером около 10 мкм.

 

Довольно легко оценить высоту над поверхностью земли, где происходит конденсация пара в «стандартной атмосфере», температура которой при подъёме на каждый 1 км уменьшается на 6,5°С. Пусть, например, относительная влажность воздуха у поверхности земли равна 50%, а его температура 20°С. Тогда используя зависимость давления насыщенных водяных паров от температуры (рис.1), можно заключить, что конденсация начнётся при 10°С. Легко вычислить, что температура «стандартной атмосферы» понижается на 10°С на высоте около 1,5 км, что приблизительно соответствует высоте плывущих над нами кучевых облаков при таких условиях.

Рисунок 1. Зависимость давления насыщенных водяных паров от температуры в широком (верх) и узком (низ) диапазонах температур. Красной точкой обозначено состояние воздуха у поверхности земли, пары которого при подъёме конденсируются при 10 °С.

 

Очевидно, что, чем «влажнее» воздух, тем ниже будут кучевые облака.

 

Из всех этих рассуждений следует, что кучевое облако должно иметь форму плоского слоя, например блина. Однако при конденсации пара на высоте, которую мы оценили выше, происходит выделение огромного количества теплоты. Эта теплота нагревает воздух вокруг и пар, содержащийся в нём, временно прекращая процесс его конденсации. Нагретый воздух, содержащий значительный процент пара, продолжает подниматься вверх, и конденсация его пара происходит на большей высоте, и так далее.  В результате, над плоским основанием кучевого облака образуется шапка, которая, которая, как правило, имеет форму «кучи», откуда и произошло название этого типа облаков. Схематическое изображение процесса образования кучевого облака показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Слева-направо показано схематическое изображение процесса образования кучевого облака. Красные стрелки - процесс образования «кучи» над плоским основанием облака.

 

Кучевые облака, как и кучи, могут иметь самую различную форму (см. рисунок ниже).

 

 

Когда усиливается ветер, и сталкиваются массы воздуха различной влажности и температуры, форма облаков и их размер меняются.