Когда и почему идет дождь: от чего зависит его продолжительность

Происхождение инея

Процесс образования инея схож с образованием росы, но есть одно отличие. Иней возникает только в холодное время года (поздней осенью и зимой).

Иней – это неравномерный и очень тонкий слой кристалликов льда, образующийся в процессе сублимации пара водяного из воздуха на траве, почве и прочих наземных предметах при отрицательных температурах (более низких, чем температура воздуха).

Причем в зависимости от температуры кристаллики имеют разную форму: при слабых морозах кристаллы обычно в форме шестиугольных призм, при умеренных – в виде пластинок, а при сильных – в виде игл тупоконечных. Самые благоприятные для происхождения данного процесса условия – тихие спокойные ночи и шероховатые поверхности, обладающие малой проводимостью температуры. Сильный ветер является препятствием для возникновения инея, а слабый, наоборот, способствует его образованию, так как он увеличивает соприкосновение с холодной поверхностью всё больших масс влажного воздуха.

Часто в художественной литературе и в народе инеем называют изморозь кристаллическую. И чтобы не путаться, надо помнить, что на нитевидных поверхностях иней обычно не образуется.

Как и росу, его можно наблюдать только утром в связи с тем, что ночь обычно намного холоднее, чем день.

Коэффициент увлажнения и наблюдения за осадками

Уровень влажности на той или иной территории принято определять при помощи коэффициента увлажнения. Он высчитывается делением годового количества осадков на испаряемость за это же время. Чем коэффициент увлажнения ниже, тем суше климат.

При условии, что годовое количество осадков примерно равно испаряемости, коэффициент увлажнения близок к единице. Такая картина наблюдается в лесостепях и степях. Если коэффициент больше единицы, то территория характеризуется как область с избыточным увлажнением. Если коэффициент не превышает значения 0,3, территория характеризуется как область со скудным увлажнением – к таким областям относятся пустыни.
Ученые, ведущие наблюдения за климатом, измеряют количество осадков в той или иной части планеты. Специалисты зафиксировали абсолютный минимум осадков – такая ситуация складывается в Ливийской пустыне и пустыне Атакама, где выпадает меньше 50 миллиметров осадков в году.

Абсолютный максимум приходится на тихоокеанский регион (Гавайи) и индийский Черапунджи, где каждый год выпадает больше 11 с половиной тысяч миллиметров дождей.

Первые «делатели» дождя

Исследования в области так называемого активного воздействия на климатическую среду велись еще с 1930-х годов. В середине прошлого столетия эта тема стала центральной не только в научных кругах. В одном из самых популярных романов того времени – «Колыбель для кошки» Курта Воннегута – главный герой Феликс Хонникер создает таинственное и опасное вещество под названием «лёд-9». Один кристаллик привел к гибели всей Земли – вода, даже в атмосфере, начала кристаллизоваться и затвердевать уже при положительной температуре.

У доктора Хонникера есть реальный прототип – старший брат писателя Бернард Воннегут, известный химик и метеоролог. В ноябре 1946 года он открыл эффект действия йодида серебра в кристаллизации воды, который был использован для вызова искусственного дождя или снега.

Бернард Воннегут изготавливает йодисто-серебряную взвесь, 1949 г.

Бернард Воннегут был не единственным ученым-первооткрывателем в данной области. Одновременно с ним, в ноябре 1946 года, другой американский исследователь – физик Винсент Шефер – экспериментировал с облаками. Аналогичного эффекта он добился с помощью сухого льда, а не йодистого серебра. Шеферу первому удалось вынести эксперимент за рамки лаборатории: шесть фунтов сухого льда распылили с самолета над облаком, и на глазах изумленной публики пошел снег.

Спустя пару месяцев, в январе 1947 года, Бернард Воннегут выпустил йодид серебра из генератора на вершине горы Вашингтон и вызвал снежный шквал… и небывалый ажиотаж. Вскоре в США появилась даже профессия «рейнмейкеры» – «делатели дождя». Каждая из таких компаний в своем районе создавала сеть генераторов аэрозоля йодистого серебра, которые дымили на облака. Некоторые штаты даже пытались юридически регулировать эту деятельность, издав закон «о воровстве облаков». Так многолетние теоретические исследования в области воздействия человека на атмосферные процессы получили первое практическое воплощение.

Как предсказать ухудшение погоды

Обобщая сказанное, ухудшение погоды можно предсказать, если Вы наблюдаете одно или несколько явлений:

• возникновение и поддержание концентрических кругов вокруг солнца или луны;
• воздух становится прозрачней, чище, а видимость улучшается;
• на небе появляются плотные облака в отдельных местах, которые быстро перемещаются по вертикали;
• солнце восходит в тумане;
• ветер дует ночью низин к вершинам и с вершин к низинам – днем;
• дикая живность, пытаясь укрыться от непогоды, спускается в низины;
• пастушьи собаки оставляют стадо и уходят к овчарням;
• пчелы посреди дня возвращаются в свои ульи, или не вылетают утром, и не подпускают к ним никого;
• коровы сбиваются в кучку;
• рыбы подпрыгивают над водной поверхностью;
• перед дождем звуки слышны дальше, а запахи окружающей флоры становятся сильнее;
• лягушки собираются на берегах водоемов и начинают квакать хором.

Если наблюдать за цветным ореолом солнца или луны, то можно заметить, как окружность увеличивается, если будет хорошая погода и уменьшается, если скоро выпадут осадки. Еще одним из признаков прекрасной погоды является радуга после обеда.

Общая информация об атмосферных осадках

В более высоких широтах и в пустыне ежегодно осадков выпадает примерно 250 миллиметров. А по всей земле ежегодно выпадает в среднем 1000 мм осадков.

Из атмосферы могут выпадать разные виды осадков: град, снег, дождь, крупа и морось. Также из воздуха могут осаждаться изморозь, роса, иней и гололед.

Различается два вида осадков – обложные и ливневые. Первые связаны с теплыми фронтами, а ливневые – с холодными.

Одним из звеньев, участвующих в круговороте влаги на поверхности Земли, являются осадки. А важнейшие элементы данного процесса в природе – образование конденсата и испарение.

Что такое дождь, каким он бывает, и как измеряют его объемы и количество других осадков? В этих целях на метеорологических станциях используется специальные оборудования: осадкомеры, дождемеры и плювиографы. С помощью радиолокации определяются большие площади осадков. Они измеряются толщиной выпавшего слоя воды в миллиметрах.

Основные определяющие характеристики климата: количество осадков (годовое, сезонное, среднемесячное, многолетнее), интенсивность, повторяемость и распределение осадков по земле. Эти характеристики имеют большое значение для всего народного хозяйства и сельскохозяйственной отрасли. Прежде чем более подробно остановимся на том, что такое дождь, рассмотрим все виды осадков.

Как предсказать хорошую погоду

• над горными хребтами появляется редкий туман;
• вечером туман появляется в долинах и низменностях;
• солнце заходит на голубом безоблачном и розовом небе;
• нет ветра – дым от костра поднимается вертикально;
• тучи расходятся и небо становится безоблачным;
• луна ярко светит на безоблачном небе;
• ночью воздух прохладный и свежий, а утром появляется роса;
• до захода солнца тучи расходятся;
• муравьи покидают муравейник и принимаются за работу;
• комары слетаются в рои;
• мухи тоже слетаются в рои;
• радуга после обеда;
• ящерицы выползают на поверхность, чтобы согреться;
• ласточки, чайки, цапли и прочие насекомоядные птицы, летают очень высоко.

При наблюдении за дымом от костра, стоит учитывать, что вертикальный медленный дымок говорит о том, что хорошая погода сохранится. При этом, если направление дыма меняется, если он неравномерно поднимается, или же опускается вниз после достижения некоторой высоты, если его закручивает, то можете быть уверены – скоро погода испортится, пройдет дождь, а то и буря.

Как образуется дождь и снег?

Осадки имеют немаловажное значение в природе (в круговороте воды) и в жизни многочисленных животных и растений. Образуются они следующим образом

С поверхностей многочисленных природных водоемов в огромных количествах испаряется вода и поднимается на несколько тысяч метров вверх, где температура более низкая. Там пар конденсируется и преобразовывается в мельчайшие капли, в последующем хаотично летающие в атмосфере. Огромные объемы таких капелек и представляют облака, которые под воздействием воздушных масс переносятся на неимоверно большие расстояния (до нескольких тысяч километров).

Сталкиваясь между собой в процессе такого длительного передвижения, они превращаются в более крупные капли, которые затем падают на землю в виде того самого дождя. Теперь понятно, как образуется дождь.

И снег возникает таким же образом, но только в холодное время года, когда на высоте такая температура (менее нуля), при которой пар конденсируется. В итоге образуются не водяные капли, а ледяные кристаллики.

Последствия кислотных осадков

После выпадения кислотных дождей их последствия могут привести к проблемам в экологическом и экономическом плане региона. Токсичные соединения способны храниться воде и почве в течение 5-15 лет.

При попадании в грунт яды начинают разрушать питательные вещества, необходимые для развития растений, и высвобождают на поверхность соли свинца, алюминия или ртути. Почва становится непригодной для выращивания растений. Высокая концентрация кислот в дождевой воде может привести к гибели взрослых растений и зародышевых семян. Некоторое количество ядовитых соединений остается в воздухе.

Кислотные ливни приводят к появлению следующих глобальных проблем экологического плана:

1. Изменение структуры воды, повышение ее жесткости, насыщение кислотами и токсинами. Такой эффект вызывает гибель животных и растений, потому что жидкость становится непригодной для питья. Содержание в воде тяжелых металлов после выпадения КД превышает норму в 4-8 раз.
2. Повреждения листвы и корневой системы приводят к вымиранию растений и травоядных животных. Отсутствие дии вынуждает хищников охотиться в другой местности, это приводит к нарушению пищевой цепи.
3. Наблюдается сильное загрязнение почвенного слоя и воздушной оболочки. Токсины вместе с пылью могут переноситься с ветром на большие расстояния, продолжая отравлять окружающую среду.

Влияние кислотных осадков на человека

Кислотные осадки негативно отражаются на жизнедеятельности и здоровье человека. Химические вещества вымывают из стекол и некоторых строительных материалов поликарбонаты, провоцируют развитие ржавчины и коррозию металлов, что ускоряет процесс разрушения построек. Под воздействием кислых дождевых вод погибает скот, страдают рыбные хозяйства и сельскохозяйственные угодья.

• бронхита;
• воспаления легких;
• трахеита;
• получения химических ожогов;
• бронхиальной астмы.

Становится опасно принимать в пищу выловленную рыбу и мясные изделия. Наиболее токсичные соединения (ртуть, свинец, сера, мышьяк и селен) не разрушаются под воздействием термической обработки. Поэтому в продуктах животного происхождения могут сохраниться неорганические кислоты и ядовитые соли, способные вызвать пищевую интоксикацию. Отравление приводит к тяжелым нарушениям в работе печени, поджелудочной железы и почек, негативно отражается на функциональной активности нервной и кровеносной системы.

Воздействие кислотных осадков на экологию

Негативное влияние КД а окружающую среду остро проявляется на озерах и крупных реках. Для развития флоры и фауны требуется нейтральная среда. Смещение водородного показателя в кислую или щелочную сторону вызывает гибель организмов и экосистем. Закисление водоемов приводит к масштабным потерям растений и животных, утрате рыбных ресурсов, миграции некоторых видов и нарушению пищевой цепи.

Вред кислотных дождей для почвенного слоя обусловлен вымыванием питательных соединений. Земля насыщается ионами токсичных и тяжелых металлов. Следует задумываться над вопросом, какой вред растениям наносят КД: разрешение корневой системы, расщепление лиственного покрова и нарушение автотрофного питания посредством фотосинтеза.

Экономические последствия

Негативные последствия кислотного дождя отражаются не только в экологическом, но и в экономическом плане. Жидкие химические вещества вредят лесам и растениям, выращиваемым на сельскохозяйственных угодьях, которые после окончания экологической катастрофы требуют больших денежных затрат на восстановление. Потери урожая могут спровоцировать вспышки голода в бедных и аграрных регионах, гибель растений и животных в лесах нарушает экологический фон. Для посадки новых деревьев и выращивания животных государства также тратят крупные суммы.

Кислоты наносят химические ожоги на тела людей, из-за чего возрастает потребность в бесплатной медицинской помощи и лекарственных препаратах. Для компенсации последствий от экологической проблемы необходимо потратить около 40 млрд долларов.

Как предсказать погоду в походе по ветру?

В походе стоит внимательно следить за направлением ветра и его силой. Если ветер дует регулярно и стабильно, одинаково изменяя свой режим к наступлению ночи, то это свидетельствует о том, что поблизости располагается поверхность большого объема воды – озеро или море. В таком случае днем легкий ветер дует с воды к земле (вода холоднее окружающего воздуха), а ночью – в обратном направлении (вода сохраняет тепло, набранное днем, дольше, чем окружающая среда).

Кроме того, ветер может помочь не только в предсказании погоды, но и в ориентировании на местности. Запах, перенесенный ветром может дать информацию о тех местах, откуда его принесло, к примеру, морской запах, лесной, ягодный, запах водорослей и т.п.

Что касается предсказания погоды по ветру, то считается, что направление ветра определяет и погоду – если направление северное, то будет холодать, если южное – то теплеть. При этом, если в хорошую погоду с севера дует сильный ветер, а в плохую погоду – сильный южный ветер, то погода не изменится. Если дует сильный и сухой ветер, то погода вряд ли изменится, независимо от его направления. Дождь стоит ждать лишь в том случае, если направление изменилось или ветер вовсе стих.

О том, что сохранится хорошая солнечная погода, можно судить по тому, что ветер дует слабо и небо безоблачное. Если же ветер набирает силу, то погода гарантированно изменится.

Чтобы предсказать бурю, не нужно быть метеорологом – перед бурей ветер всегда внезапно стихает и наступает затишье.

Все о дожде доклад-сообщение

Дождь представляет собой природное явление, которое заключается в выпадении осадков в виде капель. Температура жидкости составляет ноль градусов по Цельсию (чаще всего, она опускается до более низкого показателя). Капли образуются в процессе конденсации (это трансформация агрегатного состояния вещества).

Вода из водоёмов, роса испаряется и поднимается к облакам. Там она в течение определённого времени остаётся в неподвижном состоянии (причиной этого является сопротивление воздуха). Затем начинается обратный процесс. Таким образом, происходит процесс круговорота воды в природе. Образуются капли, которые при неблагоприятных погодных условиях падают обратно на землю. Их размер не превышает семи миллиметров. Изначально, диаметр капли меньше, но, во время её нахождения на облаке, он увеличивается. Температура является одним из основных факторов, влияющих на то, с какой частотой и плотностью капли падают с облака.

Регулярные дожди очень важны для сельского хозяйства. Они являются способом орошения земельных участков, которое необходимо для выращивания хорошего урожая.

Существует несколько разновидностей дождя:

• ливень;
•    — грибной;
•    — грозовой;
•    — затяжной;
•    — моросящий;
•    — ледяной;
•    — дождь, смешанный со снегом.

Каждая разновидность отличается интенсивностью выпадения осадков. Чаще всего, сильный дождь длится непродолжительное время, а моросящий может затянуться.

Существует ещё одна разновидность дождей. Они называются кислотными. Из-за функционирования различных промышленных заводов в атмосферу производятся выбросы вредных веществ, которые являются одной из причин загрязнения окружающей среды.

Распределение осадков производится по регионам и по временам года. К примеру, в России дожди, чаще всего, идут в летний период.

Происхождение конвективных дождей

Эти дожди возникают, когда воздушная масса с более высокой температурой встречается с водным притоком, таким как река. Это приводит к тому, что эта встреча, температура которой различна, образует облако, которое быстро насыщает водяной пар и вызывает проливные дожди.

Когда солнечная радиация сильно падает на поверхность земли, земля нагревается. Когда водяной пар поднимается вверх, он насыщается и вступает в контакт с самой высокой частью атмосферы. По мере того, как воздух поднимается, он достигает более низких температур и становится конденсированным, поскольку они достигают точки росы. Это означает, что температура водяного пара равна температуре конденсации.

Для возникновения конвективных дождей необходимо, чтобы облака ранее образовались после процесса насыщения водяным паром. Это приводит к тому, что осадки состоят из больших капель воды.

Особенности капель

Падая на землю, дождевые капли имеют разный размер и форму. Исследования ультрасовременными камерами дали возможность увидеть, как образуется капля дождя и каковы её особенности. Их разнообразие вызвано личной трансформацией и фрагментацией. Падая, капля имеет свою форму, но под давлением воздуха становится плоской.

Поток встречного воздуха заставляет её прогнуться вовнутрь. Капля надувается и лопается. Её брызги летят в разные стороны. Весь этот процесс происходит за неполную секунду. В науке дождевые капли разделены на три вида: быстрые, маленькие и большие.

Когда дождевые капли выпали из облаков, то некоторая часть из них испаряется, не долетев до земли. Те, что остались, падают на землю и просачиваются под неё. Сам вес капли дождя помогает ей это сделать, хотя ей препятствует воздух, который она должна вытеснить. Поэтому процесс продвижения под землю протекает медленно.

Об инее

Это еще один вид осадков. На вопрос о том, как образуется иней, физика дает следующий ответ: в процессе десублимации газообразное вещество (в данном случае водяной пар) переходит в твердое состояние. Как мы уже говорили, в воздухе изначально присутствует влага. Деревья покрылись инеем вследствие того, что при оттепели происходит ее испарение, а потом, когда температура падает, все замерзает. Самым подходящим местом для образования красивых узоров является шероховатая поверхность с низкой проводимостью тепла, например, деревянная лавочка или открытая почва. Иней обычно появляется ночью, когда есть легкий ветерок. Он способствует тому, что влага во время испарения соприкасается с различными поверхностями. Чересчур ветреная погода, напротив, препятствует появлению иголочек инея.

Где на Земле дожди идут чаще?

Частота и интенсивность дождей в разных частях планеты зависит от поясов атмосферного давления. В районе экватора воздух постоянно нагрет, здесь царит область низкого давления, и теплый воздух, поднимаясь вверх, регулярно охлаждается.
Именно поэтому в области экватора постоянно образуются огромные дождевые облака и идут обильные дожди. Так происходит и в других районах планеты, где климат обусловлен областями низкого давления атмосферы. Важна и температура воздуха: чем она выше, тем чаще будут в этом месте идти дожди.

Там, где господствуют пояса высокого давления, царят нисходящие воздушные потоки. Прохладный воздух, опускаясь к поверхности земли, нагревается и становится не так насыщен влагой. В широтах 25-30 градусов дожди идут редко, а у полюсов осадков почти не бывает.

Интересные факты

• Самый долгий дождь шел, не прекращаясь, 245 дней. Этот случай произошел на Гавайях и был занесен в Книгу рекордов Гиннеса.
• Оказывается, в пустыне нередко идут дожди, но из-за высокой температуры воздуха они не успевают достигнуть земли, просто-напросто испаряясь на лету.
• Вот уже целый век в городе Уайнсберг, США, ежегодно идет дождь 29 июля. Этот удивительный факт остается необъяснимым.
• В африканской стране Уганде дождь идет около 250 раз в год.
• В Лондоне по четвергам идут дожди гораздо чаще, чем в любой другой день недели.
• Некоторым людям лучше посидеть дома во время этого природного явления, так они страдают аллергией на дождь и это может быть опасно для их жизни.

Наверняка теперь вы без труда сможете ответить ребенку на вопрос, почему идет дождик, доступным языком, и сумеете заинтересовать его полезной информацией, связанной с этим чудным природным явлением.

Приборы для измерения

Осадкомер — устройство, которым измеряется количество выпавших осадков. Единица измерения — миллиметры. Когда идет дождь, данные записываются в плювиограф. По показаниям этого прибора осадки делятся на затяжные и проливные дожди.

Осенью людям кажется, что часто идут дожди из-за того, что на небосклоне много темных туч, которые препятствуют воздействию солнечных лучей, и пасмурная погода имеет затяжной характер.

На самом деле синоптики утверждают, что в летние месяцы осадков выпадает гораздо больше, чем в октябре и сентябре. В зимний сезон пар не успевает превращаться в водяные капельки, замерзает, и поэтому вместо дождя идет снег.

«Если льет как из ведра, значит в облаке – дыра»

Для каждого из типов реагентов существует своя технология диспергирования, или, проще говоря, «засева». За рубежом чаще применялись схемы воздействия на облака с помощью наземных генераторов, у нас в стране была разработана и успешно применена методика непосредственного «засева» облаков – с помощью самолетов. Она имеет большие преимущества, в первую очередь, возможность целенаправленного воздействия со строго определенным дозированием реагентов

В одном облаке может содержаться несколько десятков килотонн воды, поэтому очень важно, чтобы выпадение осадков происходило именно в том месте, где это необходимо. Сегодня отечественные специалисты научились управлять этим процессом.

Для «засева» облачности сухим льдом над облаками рассеивают гранулы сухого льда размерами до 2 см. Для кристаллизации облачной воды жидким азотом применяются жидкоазотные самолетные генераторы. За бортом самолета устанавливается специальный распылитель, который выводит жидкий азот в атмосферу, создавая шлейф охлажденного до –90 °С воздуха. Облачная влага, попадая в него, в тот же миг кристаллизуется.

Для вызова дождей с помощью йодистого серебра используются специальные пиропатроны. В России для искусственного вызывания осадков используется самолет Ан-26 «Циклон». По сути, это обычный транспортный самолет, но по бокам фюзеляжа установлены устройства для отстрела пиропатронов с йодистым серебром. «Выстрелы» производятся на высоте около пяти километров над землей. Пиропатрон массой 75-80 граммов сгорает примерно за 40 секунд, выделяя продукты горения йодистого серебра. В течение 30 минут начинается формирование дождевого фронта.

Самолет Ан-26 «Циклон». Фото: Дмитрий Терехов

Такие пиропатроны в России выпускаются в «НИИ прикладной химии», входящем в состав Госкорпорации Ростех. В прошлом году Ростех поставил «Авиалесоохране» порядка 2 тыс. пиропатронов ПВ-26М. В текущем году планируемый объем поставок – 2,6 тыс. штук. Этим летом осадки, вызванные искусственным способом, уже оказали серьезную помощь в ликвидации крупных лесных пожаров в Забайкальском и Красноярском краях.

Как определить влажность воздуха и погоду по цвету неба

Цвет неба может подсказать наблюдателю, какая влажность воздуха в округе. Зеленый цвет небосклона говорит о том, что воздух очень влажный, желтый – о нормальном уровне влажности, а розовый – о низком. Погоду по цвету неба предсказывать просто, достаточно лишь поднять глаза наверх и внимательно присмотреться:

• розовый цвет неба перед рассветом предвещает хорошую погоду;
• желто-золотой цвет небосклона днем говорит о том, что погода останется хорошей;
• если на утренней заре небо окрашено в красно-фиолетовый цвет, то это значит, что приближается буря;
• розовое небо на закате или красное ночью – значит, погода будет хорошая;
• а вот если небо светло-желтое – значит, скоро пойдет дождь;
• красно-грязно-фиолетовое в сумерках, или на рассвете – приближается буря;
• беловатое, слегка размытое, в совокупности с небольшим ветром и палящим солнцем – буря;
• молния без облаков – хорошая погода.

При всем прочем, учитывать стоит не только цвет неба, но и время суток, когда производится наблюдение. Например, серое небо с утра, предвещает сухой день, однако, если Вы наблюдаете серое небо вечером, это значит, что скоро выпадут осадки.

Для того, чтобы с уверенностью предсказывать в походе погоду, не нужно досконально знать все способы, которые я изложил, но пару-тройку обязательно стоит запомнить. Такие навыки в походе играют далеко не последнюю роль и будут неоценимы в критических ситуациях.