На голубой небесной полке гроздьями облаков искрится сладкая сахарная вата. Будучи ребенком, человек часто задирает голову вверх, чтобы разинуть рот от восторга наблюдения за "белогривыми лошадками" и другими существами и предметами, проплывающими над ним на умопомрачительной высоте. Однако с возрастом тело теряет гибкость, кровеносная система во всем организме в целом и в шее в частности грубеет и теряет эластичность, и восторженный ангелочек постепенно прирастает к тверди земной своим духом, заключенным в большое тяжелое тело взрослого человека. Взор его теперь намертво приклеен к бытовым проблемам, задачам и суете. На мечтательное созерцание белых подушек над головой не остается ни времени, ни свободного для впечатлений места в сердце. Иные представители рода человеческого и вовсе превращаются в свиней, неспособных поднять голову в небу за счет особенностей анатомического строения морального (вернее, "аморального") скелета и мышечного корсета нравственности (вернее, его отсутствия).
Не может не радовать тот факт, что таких парнокопытных в человечьей шкуре все-таки меньшинство. Просто уставших, измученных и оттого раздражительных людей все-таки больше. И внутри каждого такого взрослого живет маленький ребенок, который умеет радоваться, удивляться и отдаваться восторгу полностью, без остатка. Если выпустить его из загона правил, обязанностей и долженствований. Конечно, вернуться во "взрослое" состояние рано или поздно придется, и, чтобы не испытывать горького разочарования и сожаления об ушедшем прекрасном моменте, будет полезно разобраться в природе этого удивительного явления - облаков.
На втором шаге по пути к взрослой жизни - во втором классе школы - на уроках окружающего мира внимательные наставники знакомят ребят с явлением круговорота воды в природе. Облака - одна из его составляющих. Вода, покрывающая поверхность планеты на 71%, образует т.н. гидросферу - водную оболочку Земли. Испаряясь с ее поверхности под действием солнечного света и движения воздушных масс, она в мелкодисперсном виде поднимается в атмосферу (воздушную оболочку Земли) вместе с восходящими потоками воздуха. Этот процесс называется "конвекцией" - видом теплообмена, когда внутренняя энергия передается струями и потоками самого вещества. Обладающий большей температурой у поверхности земли водяной пар значительно расширяется за счет увеличения расстояния между отдельными молекулами воды и становится легче за счет уменьшения своей плотности на единицу объема. Поэтому он поднимается вверх, где остывает из-за снижения температуры воздуха, "сжимается", "тяжелеет" и потом снова опускается вниз, иногда в виде осадков.
Атмосфера включает в свой состав не только газы, такие как кислород и азот, но и примести твердых веществ, распыленных на такие мелкие частицы, что увидеть их невооруженным глазом невозможно, а также ионы (атомы или молекулы, имеющие электрический заряд). Капли воды "оседают" на этих элементах. Этот процесс называется "конденсацией" - переходом вещества из газообразного состояния в жидкое или твердое. Сами же частицы и ионы - "ядрами конденсации".
Облака лежат на небесных полках очень разной высоты, которая обуславливает разницу температур между разными уровнями атмосферы. Поэтому те облака, что лежат ближе к шаловливым детским ручкам, состоят из капелек поды, а те, что выше - из мельчайших кристаллов водяного льда. На средней полке лежит сладкая вата смешанного состава. Все эти ингредиенты облака носят название "облачных элементов". Капельные элементы наблюдаются при температуре воздуха выше -10 ̊, смешанный состав характерен для температур от -15 ̊ до -10 ̊, при понижении же температуры ниже -15 ̊ в атмосфере парят кристаллы.
Облака - это не только красиво, но и полезно (в отличие от любимого детьми глетнего лакомства). Они играют ключевую роль в тепловом режиме Земли. С одной стороны, они повышают ее альбедо (характеристика отражательной способности поверхности), которое способствует охлаждению. С другой - усиливают парниковый эффект (повышение температуры нижних слоев атмосферы благодаря той же отражательной способности облаков). Сочетание этих двух свойств сглаживает колебания суточной и сезонной температуры как всей планеты в целом, так и отдельных ее регионов. Кроме того, облака являются источником необходимых для поддержания жизни осадков.
Как существуют множество видов одного и того же продукта питания в большом супермаркете, видов небесной сахарной ваты тоже насчитывается немало. Их классификацию принято строить по двум признакам: условиям их "производства" на облачных заводах и по форме их выпуска на небесный рынок (морфологическая (или типологическая) классификация, основанная на сходствах и различиях различных типов явления)
К первому способу классификации - по условиям образования - относятся конвективные облака, волнистые, облака восходящего скольжения и облака турбулентного перемешивания.
Производство конвективных облаков строится на основе двух видов конвекции: естественной, или термической конвекции (из-за неравномерного нагрева снизу и восходящего тока теплых воздушных масс) и вынужденной (подъем облаков вверх перед горами). К этому типу облаков относятся два их рода: кучевые и кучево-дождевые.
Волнистые облака образуются при антициклонах (областях повышенного давления с замкнутыми концентрическими изобарами - линиями распределения давления, с соответствующим распределением ветра в горизонтальной плоскости по направлению движения часовой стрелки в северном полушарии и против нее - в южном) при инверсии (аномальных характер изменения какого-либо показателя в атмосфере с увеличением высоты), когда ее нижняя граница совпадает с уровнем конденсации. На границе между более холодным (опускающимся сверху) и более теплым (поднимающимся снизу) воздухом при его движении с разной скоростью образуются воздушные волны. На их гребнях поднимающийся вверх воздух адиабатически (процесс теплообмена системы с окружающим пространством на макроскопическом уровне) охлаждается. В этот момент образуется очень редкий вид облаков - облака Кэльвина Хельмхольца, напоминающие собой изображение морских волн на древнегреческих орнаментах. В ложбинах волн опускающийся воздух адиабатически нагревается, удаляясь от состояния насыщенного водяного пара, и в этих местах образуются просветы голубого неба.
Облака восходящего скольжения образуются при столкновении банды теплых воздушных масс с организованной группой холодных, которые адиабатически теряют свой пыл по мере воспитательного процесса подъема вверх.
Облака же турбулентного перемешивания образуются стараниями усиливающегося ветра и поднимающегося вверх воздуха, которые особенно любят похищать и уносить с собой клочки приземного тумана. Приходится ему вырастать в слоистую облачность.
На этом месте в нашей статье уже стоит перейти к разбору второго типа классификации облаков - морфологическому - за локомотивом которого последуют товарные вагоны, груженые описаниями самых необычных облаков, мифологией, с ними связанной, их культурным следом в истории человечества (начиная с живописных полотен и кинолент и заканчивая открытыми общественными организациями и конспирологическими теориями) и небольшими историческими справками об исследованиях этого природного явления. Но маршрут этого поезда очень протяжен, машинисту (автору этих строк) и личному составу, обслуживающему наш образовательный состав (редакции и верстальщикам издания) нужен перерыв за сон, отдых, еду и времяпрепровождение со своими семьями и близкими. Читатель тоже не может беспрерывно дежурить на станциях следования поезда - чай в термосах уже закончился, бабушкины пирожки съедены частично ими самими, а частично жадными голубями, да и суставы мозговых извилин уже устали вращаться. Поэтому продолжение этой статьи читайте в нашем следующем выпуске