Вы когда-нибудь задумывались, сколько весят облака?Когда мы говорим об облаках, мы представляем себе что-то легкое, воздушное, и довольно сложно предположить, что они могут весить миллионы тонн. Однако это правда, что облака действительно обладают огромной массой. Какой?На этот вопрос невозможно дать однозначный ответ. Облака все разные, и они отличаются по форме, размеру, высоте, температуре воздуха и скорости воздушных потоков в них.
Чем теплее облачная масса, тем выше значение содержания воды (массы жидкости) в одном кубическом метре.Восходящие воздушные потоки играют важную роль, поскольку чем они сильнее, тем больше воды может содержаться в облаке.Высота облака над землей также влияет на его вес. Различные типы облаков образуются на разной высоте от земли и содержат разное количество воды.На больших высотах температура и давление ниже, в результате чего облака там обычно менее плотные и содержат меньше воды.
Давайте выясним, сколько весят различные типы облаков и как, если они такие тяжелые, они удерживаются в воздухе.
Слоистые облака, которые обычно располагаются на небольшой высоте от Земли, до 3 км, и часто закрывают небесное пространство в осенне-зимний период, могут занимать площадь до 6-12 миллионов квадратных километров. Это сопоставимо с Австралией и всей Океанией, вместе взятыми. Толщина таких облаков может достигать километра, а запас воды колеблется от 0,3 до 0,45 грамма на кубический метр. Таким образом, масса воды в нем может достигать 600-900 миллионов тонн.
Слоистые облака покрывают огромные площади, отражают солнечную радиацию и, следовательно, напрямую влияют на величину температуры поверхности Земли и климат в целом.
Перистые облака обычно формируются над слоистыми, на высоте 6-11 километров, и имеют меньшие размеры. Они занимают площадь до 4 миллионов квадратных километров, что соответствует площади Египта.Толщина перистых облаков, как правило, составляет 1-2 километра, а содержание воды – от 0,01 до 0,03 грамма на кубический метр. Масса таких облаков достигает 30-50 миллионов тонн.
Перистые облака состоят в основном из кристаллов льда и часто предвещают какие-либо изменения погоды.Наблюдая за такими облаками, синоптики могут предсказывать приближение различных фронтов и циклонов.В результате они являются важными объектами для метеорологических наблюдений.
Кучевые облака, которые мы видим в основном в теплые солнечные дни, достигают в диаметре 1-2 километров и примерно такой же высоты. Содержание воды в этих облаках колеблется в пределах 0,5 — 2,5 грамма на кубический метр. Чтобы рассчитать запас воды в кучевом облаке, ученые используют простую формулу: сначала возводят толщину облака в квадрат, затем полученное значение делят на три. Например, запас воды в облаке толщиной в два километра составляет 1,3 килограмма на квадратный метр. Далее, чтобы получить массу, нужно умножить запас воды на площадь.Масса облака диаметром и толщиной в 2 километра составляет чуть более 5000 тонн.
Ситуация с кучево-дождевыми облаками немного сложнее, содержание воды в них может сильно варьироваться в зависимости от высоты образования облаков.Высота облака может достигать 10 километров (в тропических районах — до 20 километров), а его диаметр может варьироваться от 10 до 25 километров. Содержание воды в таких облаках часто колеблется от 1 до 4,5 граммов на кубический метр. Чтобы рассчитать запас воды в таких облаках, ученые используют формулу: четверть максимального значения содержания воды умножается на толщину облака. Например, облако толщиной 10 километров с максимальным содержанием воды 4,5 грамма на кубический метр будет иметь запас воды около 11 килограммов на квадратный метр. Масса такого облака диаметром 20 километров может достигать 3,5 миллионов тонн.
Кучево-дождевые облака являются основным источником осадков и играют ключевую роль в круговороте воды на Земле. Они могут вызывать сильные дожди, грозы, торнадо.Они являются важными объектами для наблюдений в метеорологии и климатологии.
Как, как оказалось, таким тяжелым облакам удается так легко перемещаться по воздуху?
Все дело в том, что вся облачная масса состоит из мельчайших капель воды и кристалликов льда, они настолько малы (обычно до 20 микрометров в диаметре), что их подъемная сила превышает силу тяжести. Капли удерживаются в воздухе за счет восходящих воздушных потоков.Эти восходящие потоки теплого воздуха возникают в результате нагрева поверхности Земли солнцем.Этот процесс называется конвекцией.
Существует также такое понятие, как динамическое равновесие.Когда облако висит в небе, оно находится в состоянии динамического равновесия.Это означает, что количество влаги, поднимающейся вверх, примерно равно количеству влаги, оседающей вниз.