Чем пахнет дождь? Ясные ответы на туманные вопросы о климате и погоде

Вода существует и в твердой форме – это лед, который в виде ледников, снега или собственно льда содержит в себе большую часть пресной воды на Земле – около 68 %. Из этого количества 90 % приходится на Антарктику – около 30 миллионов квадратных километров. Иными словами, если бы все льды Антарктиды растаяли, уровень воды в Мировом океане поднялся бы на 58 метров. Существенен ледяной покров и над Гренландией: около 99 % льда на Земле сосредоточено в этих двух регионах. Эти ледяные покровы образуются, когда зимой падает снег; до лета включительно он остается лежать в твердой форме, затем слои снега накапливаются и уплотняются, сжимая нижние слои.

Вода на Земле движется в любом агрегатном состоянии. Водяной пар, будучи газом, движется с большой скоростью – его переносят земные ветры. Жидкая вода движется медленнее всего: ее запасы на поверхности Земли пополняются сверху. Ледяной покров движется постоянно, дрейфуя под собственным весом вниз и в сторону моря. Тающий лед восполняется идущим сверху снегом, и система сохраняет баланс. Это движение воды в различных агрегатных состояниях, постоянный обмен между океаном и воздухом, называется гидрологическим циклом, или круговоротом воды в природе. Пресная вода перерабатывается и возобновляется благодаря следующим процессам: испарение, транспирация, конденсация, выпадение осадков, инфильтрация и водослив.

• Испарение: вода в жидкой форме переходит в газ или водяной пар (например, когда высыхает лужа).

• Транспирация: это испарение не из водоемов, а из листьев растений.

• Конденсация: переход воды из газообразного состояния в жидкое; ее можно наблюдать ежедневно – так образуются облака.

• Выпадение осадков: конденсация приводит к выпадению осадков: дождь, снег, град или изморось – вода выпадает на поверхность Земли в жидком или твердом виде.

• Инфильтрация: вода просачивается в почву, где либо поглощается, либо пробивается дальше через камни, что порой приводит к образованию подводных озер и водоносных пластов.

• Водослив: вода переносится по поверхности земли, образуя резервуары-озера или попадая в реки, которые со временем впадают в море.

В чем разница между дождем и ливнем?

В целом можно считать, что вся вода, которая льется с неба – это дождь. На этом можно бы и остановиться, но есть причины разграничивать типы осадков, например, различать дождь и ливень. Фундаментальная разница состоит в типах облаков, которые приводят к образованию дождя. Посмотрите на небо, и вы увидите самые разные облака. Выделяют около девяти различных типов на основании их формы, структуры и высоты, хотя обычно все эти типы не встречаются в одно и то же время.

Нас будут интересовать два основных вида облаков: слоистые и кучевые. Слоистые облака образуются при слиянии и конденсации двух воздушных масс, из которых одна холоднее другой. По сравнению с кучевыми эти облака не отличаются большой глубиной. Образование слоистых облаков связано с горизонтальным движением воздуха, известным как адвекция и создающим вереницу из множества облаков, которые могут струиться, но не поднимаются высоко. Слоистые облака обычно плотно затягивают небо на десятки, а то и сотни километров во всех направлениях. В них постепенно накапливаются и растут облачные капельки, и со временем облака проливаются дождем. Собственно говоря, это и есть дождь с метеорологической точки зрения. Небо кажется налитым тяжелыми сгущающимися тучами, дождь идет продолжительное время, солнечные лучи не пробиваются. Иногда дождь сильный, иногда прерывистый, а после ухода облаков устанавливается более сухая погода, и небо становится более ясным.

Ливневые облака образуются иначе. Они называются кучевыми облаками и могут перерастать в значительно более мощные и крупные грозовые, или кучево-дождевые облака. Это огромные величественные создания, которые словно взрываются в небе, доходя вверх до невидимого потолка тропосферы. Такое облако кажется гигантской наковальней в небе.

Кучевые облака образуются в результате вертикальных движений воздуха – так называемых термиков, потоков, которые поднимаются от локальных очагов разогретой земли, а не благодаря столкновению воздушных масс разной температуры, образующему слоистые облака. Этот процесс называется конвекцией. Воздух поднимается вверх, потому что он теплее, а следовательно, и легче окружающей среды. Теплый воздух поднимается, если он окружен более холодным. Верно и обратное: холодный воздух не может подниматься вверх, если его окружает более теплый воздух.