Занимательное облаковедение. Учебник любителя облаков

Если составные элементы перисто-кучевого облака обладают плоским основанием и зубчатым верхом, это вид башенковидных (castellanus). Однако отдельные облачка находятся слишком высоко, и разглядеть зубцы труднее, чем при наблюдении башенковидных облаков, принадлежащих к более низким ярусам — таких, как высоко-кучевые и слоисто-кучевые. То же самое касается и хлопьевидных облаков (floccus), отдельные облачка в составе которых отличаются неровным основанием и неровным же верхом. Это симптомы бурного роста облачков, наблюдающегося, когда воздух на их высоте носит «неустойчивый» характер.

_{Сказка Ханса Кристиана Андерсена «Принцесса на горошине»[105] разъясняет, почему «устойчивая атмосфера» способствует образованию чечевицеобразных облаков.}

Чечевицеобразные облака (lenticularis), по внешним признакам ярко отличающиеся от остальных, формируются, напротив, тогда, когда воздух «устойчив». В этом случае довольно большие части облака принимают чечевицеобразную форму. Это верхнеярусный вариант похожих на НЛО чечевицеобразных облаков, формирующихся в более низких ярусах. Здесь правило о том, что отдельные перисто-кучевые облачка должны казаться не больше пальца в ширину, нарушается: составные элементы чечевицеобразного облака выглядят значительно более крупными. Задержимся на этом виде облаков еще на некоторое время: они помогут нам ввести важное понятие «устойчивости атмосферы».

Чечевицеобразное облако, как и сходные с ним виды облаков, относящиеся к более низким ярусам, формируется, когда воздух перебирается через горные хребты и приходит в волнообразное движение с подветренной стороны вершин. На гребнях воздушных волн образуются чечевицеобразные или миндалевидные облака. Может показаться странным, что перетекание потоков воздуха через наземные препятствия (даже если это столь высокие препятствия, как горы) ведет к образованию волн, которые, в свою очередь, приводят к тому, что на высоте 26 000 футов (т. е. 5 миль)[106] и более формируются облака. На самом деле, это не то чтобы частый случай, и все зависит от того, насколько устойчив воздух между поверхностью земли и облаком.

«Устойчивость» или «неустойчивость» воздуха определяется тем, как его температура меняется в зависимости от высоты. Различение «устойчивого» и «неустойчивого» воздуха — вопрос весьма запутанный (часть атмосферы считается устойчивой или неустойчивой относительно «пузырька» воздуха при определенной температуре и влажности). Если упростить проблему до предела, воздух скорее будет признан неустойчивым, если с увеличением высоты он резко становится холоднее, и устойчивым, если охлаждение носит постепенный характер.

Этот профиль температур играет важную роль в облакообразовании. Например, в случае чечевицеобразного перисто-кучевого облака (Cirrocumulus lenticularis) устойчивость воздуха над горным хребтом определяет, насколько воздух будет «упругим», что, в свою очередь, критично в плане того, достигнут ли воздушные волны, возникшие с подветренной стороны хребта, больших высот.

Поток воздуха, вынужденный подниматься вверх, чтобы перевалить через гору, расширяется и охлаждается — именно это всегда происходит с поднимающимся вверх воздухом. Но если атмосфера непосредственно над воздушным потоком заметно холоднее, поднимающийся воздух, несмотря на остывание, продолжает оставаться теплее атмосферы. Поэтому он будет всплывать вверх подобно поплавку, между тем как окружающий воздух будет опускаться вниз. Атмосфера наверху неустойчива относительно воздушного потока, поэтому она вберет гребень волны, при этом волна не будет подталкивать находящийся над ней воздух вверх.

Если же, напротив, температура атмосферы над воздушным потоком снижается с возрастанием высоты постепенно, сам поток, поднимаясь вверх и охлаждаясь при перетекании через горный хребет, в конечном итоге может достичь той же температуры, что и атмосфера. Атмосфера наверху устойчива относительно воздушного потока, и поэтому он не поднимается сквозь нее, а подталкивает воздух вверх.

Все это напоминает мне сказку Ханса Кристиана Андерсена «Принцесса на горошине». Там рассказывается о том, как во время страшной грозы у ворот замка появилась промокшая насквозь принцесса. Старые король и королева, живущие в замке, мечтали женить своего сына. Гостья показалась им подходящей в невестки, однако же они хотели удостовериться, что это настоящая принцесса. Они предложили ей ночлег, и старая королева, подчинившись логике, присущей только будущим свекровям, решила тайком подвергнуть принцессу испытанию: готовя для той постель, она спрятала под двадцать тюфяков и двадцать пуховых перин горошину. Принцесса спала ужасно, и король с королевой убедились, что та и правда знатного происхождения. Принц вскоре женился на ней, они жили долго и счастливо… ну, и так далее.