т.1

95 - 98

К вопросу образования облаков

К вопросу образования облаков

Д.П. Борисенко-Каравашкина

В статье рассматривается вопрос образования зарядов в облачных массах вследствие движения облаков в магнитном поле Земли. Объяснен ряд принципиально важных для метеорологии эффектов, связанных с формированием циклонов и антициклонов, пассатов, тайфунов.

Ключевые слова: метеорология, облака, магнитное поле Земли, циклоны, антициклоны, пассаты, тайфуны, заряд облаков, облачные кластеры.

Облака! Сколько о них говорено и писано! Они несут животворную влагу земле, избавляя нас от засухи и голода. Но они же и обрушиваются на нас молниями, ливнями, градом, смерчами, ураганами и тайфунами. Откуда в порой таких спокойных облаках вдруг возникают столь грозные силы? Мы этого, к сожалению, до сих пор не знаем.

Считая облака всего лишь скоплением мельчайших капелек воды, мы не можем понять, почему эти капельки подолгу летают в воздухе, в то время как вода почти в 900 раз его тяжелее. Это один из облачных парадоксов, а второй - почему облачные водяные капельки не замерзают вплоть до температуры - 40^о С?

Загадкой для нас остается и причина большого разнообразия форм облаков. Не можем мы понять, почему они то расплываются тонким слоем, как туманный кисель, на огромной территории, то вдруг разрываются на отдельные части, каждая из которых теперь уже растет не вширь, а ввысь.

96

Нас удивляет и тот факт, почему облака то подолгу висят над нами, закрывая от нас солнце и не давая ни капельки желанного дождя, то, наоборот, подолгу дождят.

Согласно международной классификации, различают 50 видов и разновидностей облаков, но почему-то только два из них - слоисто-дождевые и кучево-дождевые - способны давать осадки. И опять же, почему первые даже зимой сеют мелким дождем или пушистым снегом, в то время как вторые в самую жару - крупой, градом и крупными каплями дождя?

Моим личным гипотетическим взглядам на эти вопросы и посвящена данная статья.

1. Из чего же состоят облака?

О единстве природы облачных масс всех видов облаков говорят постоянно наблюдаемые факты их взаимного превращения из одного вида в другой и обратно. Мы привыкли считать их состоящими из мельчайших капелек воды, образующихся в результате конденсации пара. Но ведь тогда не может быть и речи о возможном равновесии между весом капельки и выталкивающей ее силой воздуха. Что же в таком случае удерживает эти капельки в воздухе? Его восходящие потоки? Вряд ли! В атмосфере и в самих облаках часто наблюдаются и нисходящие потоки воздуха, которые быстро бы осаждали облака на землю, чего в природе не наблюдается.

Обратимся за ответом на этот вопрос к радуге, всегда радующей нас своей красотой, изяществом и доброй вестью об окончании грозы.

97

А действительно, почему радуга возникает лишь в только что отгремевших грозою облаках? Ни до грозы, ни через некоторое время после грозы, ни в каких других видах облаков, в том числе и в слоисто-дождевых, мы радугу не наблюдаем. С чем же это связано?

Радуга, как известно - это разложение солнечного белого света на составляющий его спектр. В облаке такое разложение производят мельчайшие водяные призмочки - водяные капельки. Именно поэтому, как известно, мы наблюдаем радугу и в фонтанном водяном тумане. Каждая его капелька получается в результате распыления воды. Это наводит на мысль, что облака, в которых не образуется радуга, при освещении их солнцем, соответствующем ее появлению, не состоят из мельчайших капелек воды. Только после грозы в них может возникать капельный туман, а соответственно и радуга.

Причину образования капельного тумана в отгремевших грозою облаках объясняет книга [1]. Оказывается, что капельки жидкости, летя с большой скоростью в воздушной среде, могут терять свою объемную устойчивость и распыляться на мельчайшие капельки. Этот эффект тем ощутимее и тем меньше образующиеся капельки, чем крупнее исходные капли и больше их скорость. Именно такие условия и могут быть только в грозовых облаках. Здесь и капли образуются крупные, и падают они с очень большой высоты - несколько километров, потому и скорость могут развивать достаточную для распыления.

Может возникнуть предположение, что радуга в облаке не возникает потому, что его капельки мельче, чем те, что образуются путем распыления крупных капель. Но это не так. Первые могут достигать десятков микрон, в то время как вторые могут составлять и доли микрон.

98

Так что дело, скорее всего, не в размерах капель, а в существенном отличии структуры облачных составляющих от чисто капельной.

То, что облака не состоят из капель, подтверждает и факт недолговечности радуги: капли быстро оседают на землю, а в оставшемся облаке радуги как не бывало. Но облака не могут быть и чисто паровыми, поскольку пар почти в три раза легче воздуха и место ему было бы там, где его практически не бывает - в верхних слоях атмосферы. Стало быть, процессу конденсации пара предшествует еще какой-то промежуточный процесс, создающий смешанную устойчивую структуру из паровой и жидкой фаз воды.

В этом плане можно предложить для рассмотрения и глубокого исследования процесс грануляции пара - образования паровых гранул, окруженных поверхностной водяной пленкой. Такая гипотеза лишь несколько дополняет существующее представление о конденсации пара как следствии образования в нем значительного числа больших групп связанных молекул. Так, если число молекул, связывающихся в группы, считается неограниченным, то теперь его надо понимать строго ограниченным. Кроме того, если группы считались не имеющими определенной формы, то теперь гранулы, будучи окруженными поверхностной водяной пленкой, принимают форму шара. И еще, если образование связанных групп молекул предполагалось лишь при наличии ядер конденсации, то образование гранул такого условия не требует, поскольку это процесс вполне самостоятельный. Более того, именно образовавшиеся гранулы и становятся в дальнейшем ядрами конденсации влаги.