Mākoņi vienmēr ir bijuši cilvēku pētījumu objekts. Protams, kad bijām jaunāki, mēs brīnījāmies no kā veidoti mākoņi. Tas mums vienmēr ir šķitis kā kokvilnas mākoņi ar pūkainu izskatu. Tomēr tas nebūt nav tāds.
Šajā rakstā mēs pastāstīsim par to, no kā veidojas mākoņi, par to īpašībām un veidu, kā tie veidojas.
No kā veidoti mākoņi
Vienkārši sakot, var teikt, ka mākonis ir ūdens pilienu, ledus kristālu vai abu masu masa, suspendēti atmosfērā un veidojas ūdens tvaiku kondensācijas rezultātā atmosfērā. Mākoņiem ir daudz šķirņu, un tos var atšķirt pēc formas un augstuma.
Mākoņu veidošanai ir nepieciešami trīs komponenti: ūdens tvaiki atmosfērā, daļiņas, kas ļauj tiem kondensēties, un zemas temperatūras. Atmosfēra sastāv no dažādām gāzēm, tostarp ūdens tvaikiem, kas rodas ūdens iztvaikošanas rezultātā, augu transpirācija un ledāju sublimācija. Bet šie suspendētie tvaiki paši par sevi nevar veidot mākoņus. Lai ūdens tvaiks aglutinētu, tam nepieciešams "kondensācijas kodols" jeb "aerosols", kas vienkārši atbilst daļiņai ar higroskopiskām īpašībām (augsta afinitāte pret ūdeni), kas ļauj grupēt ūdens tvaiku molekulas un pēc tam kondensēties.
Šie potenciālie kodoli ir daudz atmosfērā un ietver putekļus, ziedputekšņus, sāls graudus no okeāna un plīstošus viļņus, un pelni no vulkāna izvirdumiem vai ugunsgrēkiem. Kad šīs divas sastāvdaļas ir atrastas, ir jāveic turpmākas darbības, lai kļūtu par mākoni. Ūdens tvaikiem un kondensācijas kodoliem jāsaskaras ar zemāku temperatūru, lai sasniegtu rasas punktu vai temperatūru, kurā ūdens tvaiku molekulas pārvēršas šķidros ūdens pilienos.
Viens no veidiem, kā atdzesēt gaisa masu, ir piespiest to uz augšu ar konvekciju. Konvekcija notiek, kad saule silda Zemes virsmu un pēc tam daļu no šī siltuma pārnes tuvākajai gaisa masai. Šī karstā gaisa masa būs mazāk blīva nekā apkārtējais gaiss, tāpēc tā viegli pacelsies peldspējas dēļ, kas atbilst augšupvērstam spēkam, ko iedarbojas mazāk blīvs šķidrums.
treniņš
Gaisa masa, kas pārvietojas horizontāli (kā aukstajā frontē), var būt spiesta uzkarst arī tad, kad tā pa ceļam satiekas ar kalna virsotni vai satiekas ar citu, vēsāku gaisa masu. Abos gadījumos horizontāli kustīga gaisa masa būs spiesta pacelties un ātri sasniegs rasas punktu, rada mākoņus un, ja apstākļi ir piemēroti, lietus.
Kad gaisa masa paceļas un atdziest līdz rasas punktam, ūdens tvaiki sāk kondensēties kondensācijas kodolā, radot pirmās šķidrā ūdens daļiņas. Sasniedzot noteiktu izmēru, šīs pirmās ūdens daļiņas sāk sadurties un salipt kopā procesā, ko sauc par sadursmes saplūšanu. Atkarībā no to sastāva mākoņus var klasificēt kā aukstus (augsti mākoņi, kas sastāv no ledus kristāliem), siltiem (zemi mākoņi, kas sastāv no ūdens) vai jaukti (vidēji mākoņi, kas sastāv no ledus kristāliem un ūdens). Lai gan temperatūra ir krietni zem 0°C, mākonis var saturēt šķidru ūdeni. Šo ūdeni sauc par "pārdzesētu ūdeni", un to var atrast, piemēram, mērenos mākoņos, ko veido ūdens un ledus pilieni, kas parasti veidojas no -35° līdz -10°C.
Lai veidotu ledus kristālus, ir nepieciešams ledus kodols (ledus kodols). Lai iegūtu priekšstatu par mūsu apspriestajiem izmēriem, katra piliena izmērs ir aptuveni 0,001 mikrons (1 mikrons ir viena miljonā daļa no metra). Savukārt, lai veidotos lietus lāse, kas varētu iziet cauri augšupplūsmai un sasniegt virsmu, tai jābūt vismaz 1 milimetram, tātad kondensācijas kodolam jāsavāc ap miljons pilienu.
Kāpēc mākoņi peld?
Mākoņi var stiepties kilometru garumā vertikāli un horizontāli, svērt tonnas un joprojām "lidināties" gaisā. Iepriekšējos punktos esam norādījuši, ka peldspējas dēļ atmosfērā paceļas siltāka gaisa masa, kuru virza vēsāks kalns vai cita gaisa masa. Labs piemērs, lai ilustrētu mākoņu relatīvo spilgtumu, ir salīdzināt to kopējo masu ar gaisa masu, kurā tie atrodas.
Ņemiet par piemēru tipisku mākonīti ar 3000 metru augstumu un 1 kubikkilometru, tā šķidrā ūdens saturs ir 1 g/kubikmetrā. Mākoņu daļiņu kopējā masa ir aptuveni 1 miljons kilogramu, kas aptuveni atbilst 500 automašīnu svaram. Bet kopējā apkārtējā gaisa masa tajā pašā kubikkilometrā ir aptuveni miljards kilogramu, kas ir 1000 reižu smagāks par šķidrumu! Tātad, lai gan tipiskajos mākoņos ir daudz ūdens, jo to masa ir mazāka nekā apkārtējam gaisam, šķiet, ka tie peld debesīs, šūpojoties tādā pašā augstumā kā vējš.
Mākoņu veidi
Kad mēs zinām, no kā veidojas mākoņi, mums ir jāzina, kādi mākoņi ir. Mākoņus var redzēt ar neapbruņotu aci, un tos klasificē saskaņā ar starptautisku sistēmu, ko 1803. gadā izveidoja britu ķīmiķis un amatieris meteorologs Lūks Hovards, kurš mākoņus klasificēja četrās galvenajās kategorijās vai formās:
- cirriformis, spalvu mākoņi, kas ir pacelti, no ledus kristāliem veidoti staru formas spārni;
- Stratiforms, slānis, plaši mākoņu slāņi, kas bieži nes nepārtrauktu lietus;
- nimbiformes, nimbi, mākoņi, kas spēj veidot nokrišņus;
- cumuliforms, gubumākoņi, pufīgi plakanās bāzes mākoņi, kas šķērso vasaras debesis.
Pašreizējās mākoņu klasifikācijas sistēmas ietver daudzas šo četru pamatkategoriju kombinācijas un apakšnodaļas. Kad meteorologs runā par nokrišņiem, attiecas uz lietu, sniegu vai jebkāda veida šķidru vai cietu ūdeni, kas nosēžas vai nokrīt no debesīm. Nokrišņi tiek mērīti ar lietus mērierīcēm. Vienkāršākais lietus mērītājs ir konteiners ar taisnām malām ar skalu vai lineālu, lai izmērītu tajā krītošā ūdens dziļumu. Lielākā daļa no šīm ierīcēm koncentrē nokrišņus šaurākā caurulē, lai precīzāk izmērītu nelielu nokrišņu daudzumu. Tāpat kā citus laikapstākļu instrumentus, lietus mērītāju var izveidot, lai nepārtraukti reģistrētu tā mērījumus.
Ceru, ka ar šo informāciju varēsiet uzzināt vairāk par to, no kā veidojas mākoņi un kā tie veidojas.