Kodėl susidaro debesys?

Kodėl susidaro debesys?

Levas Tarasovas
"Mokslas ir gyvenimas" №7, 2016

Kaip ir rūkai, debesys kyla dėl vandens garų kondensacijos į skystą ir kietą būseną. Kondensacija vyksta dėl padidėjusio absoliutinio oro drėgmės arba dėl oro temperatūros sumažėjimo. Praktikoje debesys formuojasi abu veiksniai.

Oro temperatūros sumažėjimas visų pirma yra susijęs su oro masės kilimu (aukštyn judėjimu) ir, antra, su oro masių judesiu horizontalioje kryptimi, dėl kurio šiltas oras gali būti virš šalto žemės paviršiaus.

Mes apsiribojame diskutuodami apie debesų susidarymą, kuriuos sukelia oro temperatūros mažėjimas judant aukštyn. Akivaizdu, kad toks procesas smarkiai skiriasi nuo rūko susidarymo – galų gale, rūko praktiškai nepadidėja, lieka tiesiai žemėje.

Kas daro orą eiti? Pastaba keturios priežastys, dėl kurių oro masės judėjimas aukštyn. Pirmoji priežastis yra oro konvekcija atmosferoje. Karštoje dienoje saulės spinduliai stipriai pašildo žemės paviršių, perduoda šilumą į žemę oro mases – ir jų kilimas prasideda. Kauptų ir Cumulonimbus debesys dažniausiai yra būtent konvekcinės kilmės.

Debesis formavimo procesas prasideda tuo, kad padidėja oro masė. Kylant bus oro išplėtimas. Ši plėtra gali būti laikoma adiabatine, nes oras pakyla santykinai greitai, todėl pakankamai dideliu tūriu (ir debesyje susidaro labai didelis oro kiekis), šilumos mainai tarp kylančio oro ir aplinkos tiesiog nesikaupia kilimo metu. Su adiabatine plėtra, oras, negaudęs šilumos iš išorės, dirba tik savo vidinės energijos sąskaita, o tada aušina. Taigi kylantis oras bus atvėsintas.

Debesis susidaro konvekcijos sąlygomis

Kai pradinė temperatūra T0 didėja oro lašai iki rasos taško Tpatitinkantis jame esančių garų elastingumą, bus įmanoma sudaryti šių garų kondensacijos procesą. Esant kondensacijos branduoliams atmosferoje (ir jie beveik visada yra), šis procesas iš tiesų prasideda. Aukštis Hkai prasideda garų kondensacija, lemia apatinę susidarančio debesies ribą. Tai vadinama kondensacijos lygiu.Meteorologijoje aukštis naudojamas apytikslė formulė H (vadinamoji Ferrel formulė):

H = 120(T0Tp),

kur H matuojamas metrais.

Tęsdamas srautą iš apačios, oras kerta kondensacijos lygį, o garo kondensacijos procesas vyksta jau virš šio lygio – debesis pradeda vystytis aukštyje. Vertikali debesies plėtra nutrūks, kai oras, atvėsęs, nustos pakilti. Tokiu atveju susidarys neapibrėžta viršutinė debesies riba. Tai vadinama laisvos konvekcijos lygiu. Jis yra šiek tiek didesnis už lygį, kuriame kylančio oro temperatūra tampa lygi aplinkos oro temperatūrai.

Antroji priežastis dėl oro masių kilimo dėl vietovės. Vėjas, pučia žemės paviršiuje, gali patenkinti kalnus ar kitus natūralius takus. Įveikdami juos, oro masės priverstos pakilti. Šioje byloje susidariusi debesys vadinami orografinės kilmės debesimis (nuo graikų kalbos žodžio όρος, reiškia "kalnas"). Akivaizdu, kad tokie debesys nepakankamai išaugo aukštyje (jį riboja oro aukščio viršijimas); šiuo atveju atsiranda stratus ir stratus debesys.

Trečioji oro masės kilimo priežastis yra šiltos ir šaltos atmosferos pakraščių atsiradimas. Debesis susidaro ypač intensyviai per šiltą priekį – kai šiltos oro masė, artėjanti prie šalto oro masės, yra priversta nuslysti į viršų palei atsitraukiančio šalto oro pleištą. Priekinis paviršius (šalto pleišto paviršius) yra labai plokščias – jo kampo pasvirimo kampas į horizontalų paviršių yra tik 0,005-0,01. Todėl šilto oro judėjimas aukštyn šiek tiek skiriasi nuo horizontalaus judesio; dėl to drumstumas, kuris atsiranda dėl šalto pleišto, blogai išauga, tačiau jis yra labai horizontalus. Šie debesys vadinami kilusiais debesimis. Žemutinėje ir vidurinėje pakopoje yra sluoksniuoju lietaus ir aukšto sluoksnio debesys, o viršutiniame rampa – pinnatės sluoksniai ir skylės (aišku, kad aukštesnės pakopos debesys formuojasi jau toli už atmosferos fronto linijos). Horizontalus pakilusių debesų mastas gali būti matuojamas šimtais kilometrų.

Debesų formavimas virš šilto oro atmosferos

Debesis formavimas taip pat vyksta šaltai atmosferai – kai besiartinantis šalto oro masė juda po šilto oro masę ir taip pakelia. Tokiu atveju kartu su viršaus stumiančiais debesimis gali atsirasti ir kaupiamųjų debesų.

Debesis susidaro virš šalto atmosferos

Ketvirta oro masės kilimo priežastis – ciklonai. Oro masės, judančios žemės paviršiuje, sukios iki depresijos centro ciklonu. Jie kaupiasi, jie sukuria vertikalų slėgio kritimą ir skubėjimą į viršų. Intensyvus oro pakilimas iki sienos su troposfera sukelia galingą debesų susidarymą – atsiranda cikloninės kilmės debesys. Tai gali būti daugiasluoksnis lietus, daugiasluoksniai, daugybiniai debesys. Iš visų tokių debesų nukritus krituliai, o ciklonui būdingas lietingasis oras.

Pagal L. V. Tarasovo knygą "Vėjai ir perkūnijos Žemės atmosferoje" (Dolgoprudny: Publishing Intelligence, 2011).


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: