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

Метеорологи не без оснований проводят различие между дождем и ливнем: дело в индивидуальном восприятии влажной погоды. Дождь обычно начинается медленно, обретает интенсивность и медленно заканчивается – эта модель действует не всегда, но чаще всего. Облака затягивают небо так, что Солнце исчезает. Ливневый же дождь – это более короткий период влажной погоды, сопровождаемый шквалистым ветром и временным понижением температуры. При этом Солнце виднеется на небосводе. Итак, дождь продолжителен, ливень краток и силен. Иногда ливень следует за дождем, как в классической норвежской модели циклонов[8]: сперва появляются слоистые облака (дождевые), а за ними идут кучевые (ливневые). От толстого слоя облаков, затянувших все небо, до свободной конвекции, когда каждое облако отделено от соседей, так что остаются свободные участки голубого неба. Отсюда и английское выражение sunshine and showers – грибной дождь.

Когда чаще идет ливень, а когда – чаще дождь?

Распределение кучевых облаков колеблется в течение года. Зимой ливни формируются над морем и затрагивают лишь прибрежные регионы. Дело в том, что в море тепло сохраняется дольше, чем на суше. Сочетание сравнительно теплого моря и источника холодного воздуха (например, ветер из Арктики) приводит к столкновениям восходящих теплых потоков и более холодной воздушной среды в верхних слоях. Через месяц-полтора после зимнего солнцестояния солнечные лучи набирают силу, и первые робкие кучевые облака начинают появляться над сушей. В Великобритании это может происходить в феврале и служит верным признаком того, что весна уже на подходе.

К апрелю солнечное излучение вступает уже в полную силу и в сочетании со все еще очень холодным воздухом вверху приводит к образованию крупных кучевых облаков, которые вызывают сильные, а порой и частые апрельские ливни. Ливень – это общее название для любых осадков, вызванных кучевыми облаками. Когда воздух очень холодный, эти осадки могут иметь форму снега или снежной крупы. Если в воздухе присутствует много энергии, и на горизонте преобладают грозовые облака, идет ливневый град с большой вероятностью грозы: град, гром, молния, шквальный ветер. Кроме того, конечно, апрельские ливни порой обещают радугу…

Стены дождя из перистых облаков в значительно большей степени связаны с системами низкого давления, которые изначально образуются над океаном и переносятся по небу струйными течениями. Хотя в средних широтах лето может выдаться влажным, температурный контраст между Арктикой и тропиками гораздо сильнее выражен как раз не в летние месяцы. Эта разность температур не только порождает более сильное струйное течение; сильные высотные ветры обычно формируются на полпути между Исландией и Азорскими островами, то есть в умеренных широтах. Именно поэтому осенью и весной здесь нередки шторма: мощное струйное течение порождает области низкого давления над всей Средней Атлантикой и проявляется в виде дождя и ветра в Великобритании и Северо-Западной Европе.

Какую форму имеет капля дождя?

Традиционно каплю дождя изображают в виде слезы с заостренным верхом и нижней частью в виде луковицы. Но существует ли эта классическая форма в атмосфере? Чтобы понять, как выглядит капля дождя, падающая с неба, важно обратиться к ранним этапам ее образования. Облако формируется из скопления мельчайших частиц воды в результате того, что водяной пар охлаждается и переходит из газа в жидкость, при этом центром конденсации служат микроскопические частицы пыли. Водяные капли в облаке мельче дождевых в 10–1000 раз. Средний размер водяной каплив облаке – 10–15 микрон (микрон – 1/1000 мм). Она имеет сферическую форму и практически невесома: легко удерживается в состоянии суспензии внутри парящего в воздухе облака. Когда концентрация сферических капель в облаке доходит до определенного предела, они начинают сливаться друг с другом. При рождении типичная дождевая капля – результат объединения 10 тысяч капель облака. На этом этапе они все еще сферические, но по мере того, как дождевая капля присоединяет к себе все больше мелких капелек, начинается битва между двумя силами: силой поверхностного натяжения, которая удерживает капельки вместе, и силой воздушного потока, сквозь которую она летит; в результате капля падает на земную поверхность. Чем больше капля, тем больше из-за сопротивления воздуха давление на ее нижнюю часть, и эта восходящая сила делает каплю плоской. Из-за перепада давления верхняя часть капли получается закругленной, а нижняя плоской – нечто вроде расплющенного маффина. Чем больше объем капли, тем больше скорость падения и сопротивление воздуха. В результате капля не обретает классическую форму слезы – воздух разделяет ее на ряд более мелких капелек, многие из которых возвращаются к сферической форме, прежде чем вновь увеличиться или долететь до поверхности Земли.

Почему не все облако сразу проливается дождем?