Главная страница  Физика природных явлений 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 [ 27 ] 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117

оранжевым - объем, в котором наряду с каплями присутствует снег, желтым - объем, содержащий только ледяные кристаллики.

На этапе начального развития (рис. 5.1,а) наблюдаются мощные восходящие потоки воздуха. Содержащиеся в них водяные пары, начиная с некоторой высоты Н, конденсируются. Процесс конденсации паров продолжается при дальнейшем подъеме воздушных масс, вследствие чего облако быстро растет в высоту, постепенно превращаясь в грозовую тучу. Из рисунка 5.1,а видно, что по мере подъема скорость восходящих воздушных потоков внутри зарождающейся тучи возрастает. Обратим внимание также на приток с боков

более холодного воздуха, окружающего тучу (рассматривая в предыдущей главе кучевое облако, мы пренебрегли боковым притоком воздуха).

Впрочем, все это совершается в вышине, а земной наблюдатель видит лишь постепенно разрастающееся, приобретающее все более темный цвет облако, и, кроме того, ощущает горизонтальные потоки ветра. Это приповерхностный воздух устремляется под тучу - в область пониженного давления, образовавшуюся благодаря подъему воздушных масс. Если под тучу проникает откуда-нибудь с водоема сравнительно холодный воздух, то будет происходить некоторое охлаждение поднимающихся


Туча созрела!

Туча разрушается


/ / / * h п *

\ \ \{

t ( и



вверх теплых и влажных воздушных масс; в результате может возникнуть легкая туманная дымка. Все это как раз и отмечалось в приводившемся ранее стихотворении Тургенева:

...Внезапный

Туман разлился в воздухе. Кружатся Сухие листья...

Мощные восходящие потоки теплого влажного воздуха (значительно более мощные, чем в случае обычного кучевого облака) обусловливают сильный рост грозовой тучи в высоту. Верхняя граница тучи оказывается на высоте 10... 15 км, она может достигать даже 20 км. На таких высотах восходящие воздушные потоки затухают. Там образуются большие скопления ледяных кристалликов, которые начинают падать сквозь тучу вниз, увлекая за собой некоторое количество холодного воздуха. Важно отметить, что возникший у вершины тучи нисходящий поток холодного воздуха, попадая в нижние этажи тучи, не затухает, а, напротив, усиливается. Таким образом, наблюдается довольно сложная картина - наряду с восходящими потоками воздуха, нагретого у поверхности земли, возникают нисходящие потоки воздуха, охлажденного в верхней части тучи. Такая ситуация соответствует созревшей грозовой туче (рис.5.1,б).

Нисходящий холодный воздушный поток, выходя из тучи, мощно ударяет по поверхности зем-. ли - появляется сильный порывистый ветер, возникают пылевые вихри. Одновременно из тучи начинаются интенсивные осадки - ливень, иногда град. В приводившемся ранее стихотворении Тургенева все это описано весьма точно:

...Помчалась пыль столбами по дорогам; Поднялся вихрь и по стенам и крышам Ударил злобно. Хлынули потоки Дождя... Запрыгал угловатый град... Крутятся, бьются, мечутся деревья...

Падающие вниз сквозь тучу холодные воздушные массы, вызывая ливень и град, в то же время гасят встречные восходящие потоки воздуха. А это означает, что туча начинает разрушаться - за этапом созревания очень быстро следует этал разрушения тучи (рис. 5.1, в). Теперь внутри тучи существуют лишь нисходящие воздушные потоки. Постепенно деятельность ветра прекращается, дождь стихает. Туча буквально на глазах худеет , ее вершина вытягивается по направлению ветра, образуя наковальню . Недолгая жизнь грозовой тучи подошла к концу.

Подчеркнем, что разделение жизни тучи на отдельные этапы является вполне четким. На этапе начального развития, когда туча еще только формируется, в ней наблюдаются лишь восходящие воздушные потоки, притом весьма мощные. На этапе зрелости, наряду с восходящими, возникают также нисходящие потоки, вызывающие бурное выпадение осадков. Наконец, на этапе разрушения восходящие потоки прекращаются, остаются только нисходящие.

Два вопроса, касающиеся физики процессов в туче. Почему в формирующейся туче возникают мощные восходящие потоки? Почему нисходящие потоки в зрелой туче, возникнув, далее уже не прекращаются?

Первый вопрос мы уже рассматривали на примере кучевого облака (см. предыдущую главу).



Напомним, в чем тут дело. При подъеме воздуха от нагретой земной поверхности он адиабатно расширяется и потому охлаждается. Охлаждение приводит к конденсации водяных паров, которая начинается с некоторой высоты Н, определяющей нижнюю границу облака или тучи. За счет выделяющейся при конденсации паров теплоты парообразования происходит разогревание воздуха, поэтому в облаке или туче он оказывается более теплым, а значит, и более легким, чем воздух на данной высоте вокруг облака (тучи). В результате и возникают восходящие воздушные потоки, обусловливающие вертикальное развитие облака (тучи). В туче конденсация паров идет более интенсивно, чем в облаке, так как приповерхностный воздух был сильнее нагрет и сильнее насыщен влагой. Поэтому восходящие потоки в туче оказываются более мощными, и высота тучи в несколько раз превышает высоту обычного кучевого облака.

По мере увеличения высоты тучи все более важным становится приток в тучу бокового холодного воздуха. Этот воздух перемешивается с поднимающимся сравнительно теплым воздухом, охлаждает его и тем самым затормаживает дальнейший рост тучи. При рассмотрении кучевого облака мы пренебрегали притоком холодного воздуха. В случае же с тучей учет этого притока принципиально важен. Он приводит не только к прекращению (на больших высотах) восходящих потоков, но и обеспечивает существование нисходящих потоков, зарождающихся в вершине тучи. Иными словами, именно в учете притока бокового холодного воздуха со-


держится, в конечном счете, ответ на второй из поставленных выше вопросов.

Сделанные замечания можно пояснить при помощи рисунка 5.2. Аналогичный рисунок для кучевого облака мы приводили в предыдущей главе. Температурные кривые 1, 2, 3 имеют здесь тот же смысл, что и соответствующие кривые на упомянутом рисунке:

1 - уменьшение с высотой температуры неподвижного воздуха, т. е. воздуха, окружающего тучу;

2 - уменьшение с высотой температуры поднимающегося сухого воздуха, т. е. воздуха, в котором нет водяных паров и, значит, нет конденсации; 3 - уменьшение с высотой температуры поднимающегося влажного воздуха с учетом конденсации паров (конденсация начинается с высоты И). Кроме того, на рисунке 5.2 есть новые детали, которые отсутствовали на упомянутом рисунке из предыдущей главы. Речь идет о температурных кривых 4 и 5. Кривая 4 показывает, как изменяется с высотой температура под-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 [ 27 ] 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117

© 2000 - 2024 ULTRASONEX-AMFODENT.RU.
Копирование материалов разрешено исключительно при условии цититирования.