Занимательное облаковедение. Учебник любителя облаков

«Конвекция» — способ, при котором теплый воздух, увлекаемый восходящим потоком, переносит теплоту вверх. Пример с лавовой лампой продемонстрировал то, как теплота может переноситься вместе с движением жидкостей, а также газов. «Теплопроводность» — способ, при котором теплота перемещается между соприкасающимися объектами или вдоль них, так как сверхактивные молекулы более теплой среды возбуждают своих более спокойных соседей до тех пор, пока те не начинают передвигаться с такой же скоростью. Примером этому может служить снежок, тающий у вас на ладони. То же самое происходит и в другом случае — когда после безоблачной ночи воздух соприкасается с холодной поверхностью земли и, теряя тепло, забираемое землей, охлаждается до состояния тумана. «Испарение» — способ, при котором капельки пота, испаряющиеся с вашей кожи, охлаждают вас: вода, забирая тепло с кожи, переходит в газообразное состояние. То же самое происходит и со слегка прогревающимся воздухом, когда появляются первые капельки облака — воздух расширяется и плывет, поднимаясь в виде холмиков, напоминающих цветную капусту, — кучевых облаков — и все это благодаря теплу, высвобождающемуся при образовании капелек. Последний, четвертый, способ — «излучение».

Ну вот, опять я скатился до урока физики. Однако прогуливать его не советую. Чем вы там занимаетесь? Возитесь в гараже? Лучше выйдите и уделите немного времени излучению. Дело в том, что этот способ — самый важный из всех четырех. Конечно же, не потому, что способствует превращению слоистых облаков в слоисто-кучевые, а по той причине, что без него на планете Земля было бы слишком холодно для существования живых организмов. Суть излучения заключается и том, что солнечное тепло доходит до нас через безвоздушное пространство космоса. Способ передачи тепла с помощью излучения в достаточной мере отличается от остальных трех, поскольку тут речь заходит об электромагнитных волнах.

Мы видим лишь очень узкую часть спектра электромагнитной энергии, излучаемой солнцем. Тем не менее, этот видимый свет несет 45 % всей солнечной энергии. 9 % приходится на спектр коротких волн — к примеру, ультрафиолетовое излучение, которое мы не видим, но чувствуем как загар; остальные 46 % приходятся на более широкий спектр волн подлиннее, называемых инфракрасными, которые мы также не можем видеть, но чувствуем как тепло. Все предметы излучают радиацию, и чем у них выше температура, тем короче длина электромагнитных волн, которые они излучают наиболее интенсивно. (Вот почему при нагревании предмет сначала раскаляется докрасна, затем становится желтым, а уже потом — голубым.) Планета Земля гораздо холоднее Солнца, поэтому интенсивнее всего испускает длинные, невидимые полны инфракрасного излучения.

_{Изрезанный рельеф слоисто-кучевых облаков подчиняется собственным законам воздушной геологии.}

Хотя все предметы излучают электромагнитные волны, они, эти волны, могут сильно отличаться по части длины от волн поглощаемых. Зависит это от типов атомов или молекул, из которых предметы состоят. Капельки воды в облаке стремятся поглотить больше длинноволнового, инфракрасного излучения, а множество коротких, видимых и ультрафиолетовых лучей они попросту отражают. Вот почему небо, затянутое тучами, предвещает прохладные дни (тучи отражают большую часть коротковолнового солнечного излучения и сами в процессе не нагреваются) и теплые ночи (поглощая большую часть длинноволновых инфракрасных лучей земной поверхности, тучи передают некоторое их количество обратно).

С начала главы прошло уже немало времени, и настала наконец пора объяснить, каким же образом тонкий покров слоистых облаков преобразуется в комковатые слоисто-кучевые облака, причем без всякой помощи ветров извне или восходящих потоков.

Слоистое облако остывает в верхней части и нагревается в нижней. Верхушка облака поглощает мало коротковолнового солнечного излучения, идущего сверху, — она его просто отражает; однако основание поглощает порядочное количество идущего с земли длинноволнового излучения. Снизу теплое, сверху прохладное — такое положение дел приводит к высокой степени неустойчивости, причем для любого облака, поскольку находящийся ниже теплый воздух расширяется и начинает подниматься вверх через слой воздуха более прохладного и плотного. И вот слоистое облако, до того представлявшее собой тонкий, устойчивый слой, начинает образовывать конвекционные клубы — в отдельных его областях теплый воздух поднимается вверх. Облачные массы начинают вертеться, где-то сгущаясь, а где-то разжижаясь. В результате появляется слоисто-кучевое облако.

Ну как, я ведь не слишком утомил вас, правда?

***