Debesys visada buvo žmonių tyrinėjimo objektas. Žinoma, kai buvome jaunesni, susimąstėme iš ko sukurti debesys. Mums tai visada atrodė kaip pūkuoti medvilniniai debesys. Tačiau tai visai ne taip.
Šiame straipsnyje papasakosime, iš ko susideda debesys, kokios yra jų savybės ir kaip jie susidaro.
Iš ko sukurti debesys
Paprastai tariant, galima sakyti, kad debesis yra vandens lašelių, ledo kristalų arba abiejų masė, pakimba atmosferoje ir susidaro dėl vandens garų kondensacijos atmosferoje. Debesų būna įvairių, juos galima atskirti pagal formą ir aukštį.
Debesims susidaryti reikalingi trys komponentai: vandens garai atmosferoje, dalelės, leidžiančios jiems kondensuotis, ir žema temperatūra. Atmosferą sudaro įvairios dujos, įskaitant vandens garus, atsirandančius išgaruojant vandeniui, augalų transpiracija ir ledyninė sublimacija. Tačiau šie suspenduoti garai negali patys sudaryti debesų. Kad vandens garai agliutinuotųsi, jam reikalingas „kondensacijos branduolys“ arba „aerozolis“, kuris tiesiog atitinka higroskopinių savybių (didelį afinitetą vandeniui) dalelę, leidžiančią sugrupuoti vandens garų molekules ir vėliau joms kondensuotis.
Šie potencialūs branduoliai yra daug atmosferoje ir apima dulkes, žiedadulkes, druskos grūdelius iš vandenyno ir lūžtančių bangų, ir pelenų iš ugnikalnių išsiveržimų ar gaisrų. Kai šie du ingredientai randami, reikia atlikti tolesnius veiksmus, kad taptų debesiu. Vandens garai ir kondensacijos branduoliai turi susidurti su žemesne temperatūra, kad pasiektų rasos tašką arba temperatūrą, kurioje vandens garų molekulės virsta skystais vandens lašeliais.
Vienas iš būdų atvėsinti oro masę yra priversti ją aukštyn konvekcija. Konvekcija įvyksta, kai saulė šildo Žemės paviršių ir dalį tos šilumos perduoda artimiausiai oro masei. Ši karšto oro masė bus mažiau tanki nei aplinkinis oras, todėl ji lengvai kils dėl plūdrumo, kuris atitinka ne tokio tankio skysčio jėgą aukštyn.
mokymas
Horizontaliai judanti oro masė (kaip šaltajame fronte) taip pat gali būti priversta įkaisti, kai pakeliui pasitinka kalno viršūnę arba kitą, vėsesnę oro masę. Abiem atvejais, horizontaliai judanti oro masė bus priversta kilti ir greitai pasiekti rasos tašką, susidaro debesys ir, jei sąlygos tinkamos, lietus.
Kai oro masė pakyla ir atvėsta iki rasos taško, vandens garai pradeda kondensuotis kondensacijos branduolyje ir susidaro pirmosios skysto vandens dalelės. Pasiekusios tam tikrą dydį, šios pirmosios vandens dalelės pradeda susidurti ir sulipti kartu procese, vadinamame susidūrimu-susiliejimu. Priklausomai nuo jų sudėties, debesys gali būti skirstomi į šaltus (aukšti debesys, sudaryti iš ledo kristalų), šilti (žemi debesys, sudaryti iš vandens) arba mišrūs (vidutiniai debesys, sudaryti iš ledo kristalų ir vandens). Nors temperatūra gerokai žemesnė nei 0°C, debesyje gali būti skysto vandens. Šis vanduo vadinamas „peršaltu vandeniu“ ir jo galima rasti, pvz. vidutinio sunkumo debesyse, kuriuos sudaro vandens ir ledo lašai, kurie paprastai susidaro nuo -35° iki -10°C.
Kad susidarytų ledo kristalai, reikalinga ledo šerdis (ledo šerdis). Norėdami suprasti, kokius matmenis aptarėme, kiekvienas lašelis yra maždaug 0,001 mikrono dydžio (1 mikronas yra viena milijonoji metro dalis). Kita vertus, kad susidarytų lietaus lašas, galintis prasiskverbti pro pakilimo srautą ir pasiekti paviršių, jo dydis turi būti ne mažesnis kaip 1 milimetras, taigi kondensacijos branduolys turi surinkti apie milijoną lašų.
Kodėl debesys plaukia?
Debesys gali driektis kilometrus vertikaliai ir horizontaliai, sverti tonas ir vis tiek „kibti“ ore. Ankstesnėse pastraipose nurodėme, kad dėl plūdrumo atmosferoje kyla šiltesnė oro masė, kurią varo vėsesnis kalnas ar kita oro masė. Geras pavyzdys, iliustruojantis santykinį debesų ryškumą, yra palyginti bendrą jų masę su oro, kuriame jie yra, mase.
Paimkite kaip pavyzdį tipišką debesėlį, kurio aukštis yra 3000 metrų ir 1 kubinis kilometras, skysto vandens kiekis jame yra 1 g/kub. Bendra debesų dalelių masė yra apie 1 milijonas kilogramų, maždaug prilygsta 500 automobilių svoriui. Tačiau bendra aplinkinio oro masė tame pačiame kubiniame kilometre yra apie milijardą kilogramų, o tai yra 1000 kartų sunkesnė už skystį! Taigi, nors tipiškuose debesyse yra daug vandens, nes jų masė mažesnė nei supančio oro, atrodo, kad jie plūduriuoja danguje ir siūbuoja tame pačiame aukštyje, kaip juda vėjas.
Debesų tipai
Kai žinome, iš ko sudaryti debesys, turime žinoti, kokie jie yra. Debesys gali būti matomi plika akimi ir klasifikuojami pagal tarptautinę sistemą, kurią 1803 m. sukūrė britų chemikas ir meteorologas mėgėjas Luke'as Howardas, suskirstęs debesis į keturias pagrindines kategorijas arba formas:
- cirriformis, plunksniniai debesys, kurie yra iškilę, spindulio formos stulpeliai, pagaminti iš ledo kristalų;
- Stratiformas, sluoksniniai, dideli debesų sluoksniai, kurie dažnai atneša nuolatinį lietų;
- nimbiformes, nimbai, debesys, galintys formuoti kritulius;
- gumulinės formos, kamuoliniai, pūsti plokščiapadžiai debesys, kertantys vasaros dangų.
Dabartinės debesų klasifikavimo sistemos apima daugybę šių keturių pagrindinių kategorijų derinių ir padalinių. Kai meteorologas kalba apie kritulius, reiškia lietų, sniegą arba bet kokios formos skystą ar kietą vandenį, kuris nusėda arba krinta iš dangaus. Krituliai matuojami lietaus matuokliais. Paprasčiausias lietaus matuoklis – tiesių kraštų indas su skale ar liniuote, į kurią galima išmatuoti krintančio vandens gylį. Dauguma šių prietaisų koncentruoja kritulius į siauresnį vamzdelį, kad būtų galima tiksliau išmatuoti nedidelius kritulių kiekius. Kaip ir kiti orų prietaisai, lietaus matuoklis gali būti sukurtas nuolat registruoti jo matavimus.
Tikiuosi, kad turėdami šią informaciją galėsite daugiau sužinoti apie tai, iš ko susidaro debesys ir kaip jie susidaro.