Атмосфера и климат

Сайт об атмосфере, климате и метеорологии

Испарение и конденсация

Подписаться на эту рубрику по RSS

Важная роль воды

Вода есть на Земле почти повсюду. Океаны, моря, озера, реки, пруды и другие водоемы занимают около 71 % земной поверхности. Текущая вода постепенно размывает почву и горные породы. Вода, содержащаяся в атмосфере,— единственное вещество, которое может находиться там одновременно во всех трех фазовых состояниях: газообразном (водяной пар), жидком (вода) и твердом (лед).

Физические свойства воды делают ее весьма своеобразным поглотителем лучистой энергии. Главная особенность воды, находящейся на земной поверхности, в частности в океанах, заключается в том, что она избирательно поглощает и преобразует огромное количество лучистой энергии, непрерывно поступающей к Земле.

В атмосферу вода поступает в результате испарения с поверхности водоемов. Она выделяется живыми организмами при процессах дыхания и обмена веществ. Наконец, она является побочным продуктом вулканической деятельности, промышленного производства и окисления различных веществ. Потом содержащийся в атмосфере пар, сконденсировавшись, превращается в воду. Пар конденсируется в тех случаях, когда воздух охлаждается путем теплоотдачи или расширения. Сгущение атмосферного водяного пара может происходить и в форме сублимации. Сублимация — это процесс непосредственного перехода вещества из газообразного состояния в твердое, минуя жидкую фазу. Сублимация может идти и в обратном направлении, т. е. вещество переходит из твердого в газообразное состояние.

Любое изменение фазового состояния требует затраты энергии. Например, на таяние льда затрачивается около 80 кал/г. Эта величина называется теплотой плавления. Такое же количество энергии вода выделяет в атмосферу при замерзании. При температуре 100°С, когда вода переходит из жидкого состояния в парообразное, на каждый грамм воды, участвующей в этом переходе, расходуется 540 калорий тепла. Эта величина называется теплотой испарения. При обратном переходе пара в жидкое состояние высвобождается такое же количество тепла, хоторое называется скрытой теплотой. Скрытая теплота представляет собой то количество энергии, которое содержит вода, находящаяся в атмосфере в парообразном состоянии.

Все возможные изменения состояния воды на Земле заключены в понятие «круговорот воды». Этот круговорот представляет собой некий идеализированный процесс. Одно из звеньев круговорота воды в природе — облака, другое—осадки, средняя годовая сумма которых в целом для всей Земли составляет около 100 см. Звеньями круговорота воды являются также испарение и транспирация.

Фазовые превращения воды в разных районах Земли совершаются с разной интенсивностью, о чем говорит, например, распределение осадков по земному шару. Так, если на всей Земле за год выпадает в среднем примерно 100 см осадков, то на сушу попадает лишь около 1/4 этого количества. В пустынях годовая сумма осадков составляет всего несколько сантиметров: в Долине Смерти (США), например, около 4,3 см, а в пустыне Атакама есть районы, в которых вообще никогда не выпадало заметного количества осадков. В самом же дождливом месте на Земле — на горе Вайалеа-ле, Гавайские острова,— ежегодно отмечают примерно 1600 см осадков.

Свойства чистой воды

Вода обладает одним из самых высоких значений удельной теплоемкости среди других веществ на Земле. Поэтому водные массы нагреваются и охлаждаются гораздо медленнее, чем суша. В результате более медленного нагревания и охлаждения воды, возникают большие контрасты температуры между водоемами и соседними участками суши.

Тепло, содержащееся в водоемах, в большой мере определяет температуру приводного слоя воздуха. Обычно в течение всего года температура воздуха над водоемом и температура воздуха над прибрежными районами суши сильно различаются.

Количество лучистой энергии, поглощаемое сушей и водоемами, весьма различно. На суше, обладающей большой плотностью, тепло распространяется лишь на незначительную глубину. Океаны же более «прозрачны» для поступающей к ним лучистой энергии. Солнечная радиация за очень короткое время проникает в глубь морской воды на несколько метров. Из наблюдений известно, что в океанах дневной свет распространяется даже на несколько сотен метров вглубь. Однако нас в первую очередь интересует первичное поглощение солнечной радиации, происходящее в верхнем слое воды толщиной несколько метров.

Распространение тепла в глубь океана поддерживается также конвекцией — процессом, не имеющим места в почве. Конвекция обусловливает быстрое перемешивание воды. Масштабы конвекции могут быть самыми разными: от мелких местных вихревых движений воды до огромных, охватывающих целые акватории.

Испарение с поверхности океанов происходит непрерывно и сопровождается таким большим расходом тепла, какого никогда не бывает на суше. Испарение же с почвы изменяется от сезона к сезону и зависит от количества воды, содержащейся в этой почве.

Тепло, накапливаемое в океанах, может в течение всего года передаваться атмосфере и подогревать приводный слой ее. Одновременно происходит и увлажнение этого слоя.

Но значительную часть накопленного тепла океан сохраняет, так как его удельная теплоемкость велика.

Химические свойства воды.

Общеизвестно, что молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Однако атомы, составляющие ее, расположены весьма своеобразно. Оба атома водорода, окружающие атом кислорода, находятся под углом 105° относительно друг друга. Это делает молекулу воды биполярной. Так происходит потому, что электроны атомов водорода, взаимодействующие с атомом кислорода, придают той стороне молекулы воды, на которой находятся водородные атомы, положительный заряд, тогда как та сторона, на которой лежит атом кислорода, заряжается  отрицательно.

Вследствие биполярности молекулы воды объединяются в крупные группы — противоположные заряды разных сторон молекул создают взаимное притяжение. Между соседними молекулами воды возникает сильная связь, называемая водородной связью. Чтобы разорвать эту связь, необходима весьма большая энергия. Именно поэтому вода имеет большую теплоемкость.

Вследствие биполярности молекул вода имеет более высокую температуру кипения, чем можно было бы ожидать. Если бы не было водородной связи, температура кипения составляла бы —80° С. Тогда в обычных условиях вода не могла бы находиться в жидком состоянии. На самом же деле эта очень устойчивая жидкость принадлежит к числу немногих веществ на нашей планете, которые в самых обычных условиях могут находиться в твердом, жидком и газообразном состоянии. Так, в некоторых облаках возможны одновременно все три   фазы   воды.

Вода также почти идеальный, один из самых универсальных растворителей. За достаточно продолжительное время в ней растворяется больше веществ, чем в каком бы то ни было другом растворителе. Сток воды по поверхности суши ежегодно выносит в моря до 50 миллионов тонн различных веществ.

Такая особенность воды, как расширение при замерзании, отличает ее от большинства других веществ, которые в этих условиях сжимаются. Вода же сжимается при понижении ее температуры тол'.ко до 4°С. При этой температуре молекулы воды «упакованы» плотнее, всего. При дальнейшем понижении температуры воды ее молекулы не могут более уплотняться, расстояние' между ними начинает увеличиваться и вода расширяется. Поэтому плотность льда меньше плотности воды: дистиллированной — приблизительно на 1/9, соленой морской — на 1/7. Более легкий лед плавает по поверхности воды. Можно себе представить, что случилось бы, если бы дело обстояло противоположным образом, т. е. если бы вода в водоемах начинала замерзать от дна. С наступлением зимы озера и другие водоемы постепенно полностью переходили бы в твердое состояние и все живое в них — по крайней мере большинство организмов, живущих в воде,— погибало бы. Мы же знаем, что очень многие живые организмы могут жить под льдом и легко выживают до следующего летнего сезона. Если бы каждую зиму вся вода на Земле замерзала, то вряд ли на ней могла бы зародиться жизнь.

Морская вода значительно отличается от 1 химически чистой воды, что связано со свойствами множества растворенных в ней примесей. Известно не менее 49 химических элементов, содержащихся в морской воде. Приблизительно 35% общего веса морской воды приходится на различные растворенные в ней минералы. Масса веществ, растворенных в морской воде, называется ее соленостью ( в действительности соленость несколько, меньше количества растворенных минералов, однако различие между ними столь мало, что нет надобности здесь на этом останавливаться).

Соленость воды зависит от географических условий, но можно все же сказать, что в среднем она составляет примерно 35 частей растворенного вещества на каждые 1000 частей чистой воды. Этот результат записывается в таком виде: 350/00. Самые распространенные вещества, содержащиеся в морской воде в ионизированном состоянии,— хлориды натрия (NaCl) и калия (КСl), а также сульфат магния (MgS04).

Под влиянием ряда факторов соленость морской воды различна на разных широтах. Например, в тех районах, где впадающие в океан реки приносят сравнительно чистую воду, в частности, в полярных областях, где к тому же и скорость испарения невелика, морская вода быстро разбавляется и соленость ее может снижаться до 33 промилей. В тропических же широтах, где рек меньше, а испарение велико, соленость возрастает до промилей.

Температура поверхности моря на земном шаре колеблется в пределах от —1,6 до 30°С. Значение —1,6°С может на первый взгляд показаться странным, но оно вполне реально и объясняется тем, что растворенные минералы понижают температуру замерзания морской воды. Морская вода не замерзает, пока ее температура не достигнет приблизительно —2°С.

Плотность морской воды также отличается от плотности дистиллированной воды. Масса морской воды в единице объема составляет примерно 1,2 г/куб см, тогда как у дистиллированной воды она равна  1 г/куб см. Плотность морской воды непосредственно зависит от ее солености и косвенно — от ее температуры.

Интенсивное испарение и увеличивающаяся при этом соленость повышают плотность воды сильнее, чем это делает понижение ее температуры. Различие плотности соседних водных масс—одна из главных причин возникновения морских течений. Более плотная, а особенно еще и более холодная вода стремится опускаться на дно водоема.

Температура воды влияет также на ее способность поглощать некоторые газы атмосферы. При высокой температуре из воды выделяются такие газы, как кислород, и поэтому содержание кислорода в теплой воде уменьшается.

Водяной пар в воздухе

Молекулы жидкости всегда находятся в движении, причем некоторые могут прорываться через поверхность жидкости и уходить в воздух. Молекулы же пара могут возвращаться из воздуха в жидкость. Когда температура жидкости повышается, число покидающих ее молекул становится больше числа возвращающихся, т. е. происходит испарение жидкости. Понижение же температуры замедляет переход молекул жидкости в воздух и вызывает конденсацию пара. Поэтому количество водяного пара, поступающего в воздух, зависит главным образом от температуры воды и от площади водоема, соприкасающейся с воздухом.

Когда водяной пар поступает в воздух, он, как и все другие газы, создает определенное давление, называемое парциальным. Оно выражается в миллибарах или в каких-либо других единицах давления. По мере того как молекулы воды переходят в воздух, давление пара в воздухе увеличивается. Когда достигается равновесие между числом молекул, покидающих воду и возвращающихся в нее, пар становится насыщенным. Если температура воздуха продолжает увеличиваться, то для поддержания насыщенного состояния пара число молекул, поступающих в воздух, также должно увеличиваться, если, конечно, жидкость еще имеется.

Давление пара служит мерой для другой величины, также выражающей количество пара, содержащегося в воздухе, и называемой абсолютной влажностью. Абсолютная влажность представляет собой массу водяного пара, содержащегося в единице объема воздуха. Обычно ее выражают в граммах на кубический метр.

Более распространенной характеристикой содержания пара в воздухе является относительная влажность, значения которой сообщаются в ежедневных сводках погоды. Она представляет собой отношение количества пара, фактически содержащегося в воздухе, к количеству насыщенного пара при данной температуре и выражается в процентах. При относительной влажности, равной 100%, пар становится насыщенным и дальнейшее охлаждение воздуха вызывает конденсацию пара. Температура, при которой пар становится насыщенным, называется точкой росы. Это та температура, при которой обычно начинается конденсация пара. Если воздух охлаждается, но при достижении температуры точки росы и еще более низкой конденсация пара все же еще не начинается, то говорят, что пар становится пересыщенным.

Для характеристики содержания пара в воздухе используется также удельная влажность. Она представляет собой массу водяного пара, приходящуюся на единицу массы сухого воздуха. Обычно ее выражают в граммах пара на 1 кг сухого воздуха.

Испарение и конденсация

Большая часть водяного пара поступает в атмосферу с поверхности морей и океанов. Особенно это относится к влажным, тропическим районам Земли. В тропических широтах испарение превышает количество выпадающих осадков. В высоких широтах имеет место обратное положение. В целом же по всему земному шару испарение и количество осадков примерно одинаковы.

Испарение регулируется некоторыми физическими свойствами местности, в частности, температурой поверхности воды в крупных водоемах и преобладающей здесь скоростью ветра. Когда над водной поверхностью дует ветер, он относит в сторону увлажнившийся воздух и заменяет его свежим, более сухим. Чем сильнее ветер в данном районе, тем быстрее меняется воздух и тем интенсивнее идет испарение.

Конденсируется водяной пар легче всего тогда, когда относительная влажность воздуха достигает 100%- Если в ночные часы поверхность Земли и наземных предметов выхолаживается путем теплопроводности, то на них может начаться конденсация водяного пара из воздуха (осаждение). Поэтому на таких поверхностях ночью выпадает роса. Однако появление капель росы может усиливаться, если в атмосфере есть мельчайшие частички различных примесей. При отсутствии таких «ядер конденсации», т. е. в очень чистом воздухе, относительная влажность может достигать нескольких сотен процентов.

Если же ядра конденсации в воздухе есть, то конденсация может начаться даже при относительной влажности менее 100%. Ядра конденсации способствуют образованию капель воды. Это объясняется тем, что некоторые ядра гигроскопичны, т. е. имеют химическое сродство* с водой.

Такими ядрами могут быть, в частности, частички оолей, частицы пыли, сажи, дыма, вулканического пепла, частицы, выбрасываемые в воздух промышленностью.

Вопреки широко распространенному, но все же неправильному представлению, конденсация водяного пара в атмосфере далеко не всегда заканчивается выпадением осадков.

В каждый момент любого среднего дня до 50% небосвода над нашей планетой покрывают облака, но лишь из очень небольшой части этих облаков и в очень немногих районах выпадают осадки.

Образование осадков

Образование частиц осадков, правильнее называемых гидрометеорами, представляет собой весьма сложный процесс. Различные исследователи предлагают несколько теорий, пытающихся объяснить этот процесс.

Часто думают, что при температуре 0°С вода обязательно переходит в твердое состояние. Это отнюдь не так! Чистая вода действительно обычно замерзает при температуре 0°С, однако температура эта характеризует все же лишь то состояние, при котором лед начинает таять. В атмосфере же температура воздуха часто опускается значительно ниже 0°С, а водяной пар остается паром и не переходит в лед. Чистая вода тоже может охлаждаться до температуры ниже 0°С и не замерзать, может оставаться и парообразной при столь низкой температуре. Водяной пар и вода при температуре ниже точки таяния льда и вплоть до — 40°С могут переохлаждаться и сами по себе не переходить в кристаллы льда. Только при температуре —40°С вся вода наконец переходит в ледяные кристаллы.

Однако переохлажденный водяной пар способен легко переходить в лед, если имеется какая-либо «подложка», на которой он может образовать пленку льда. Этому быстрому образованию льда также способствуют ядра конденсации. Летчики обнаружили, что водяной пар нередко намерзает на самолетах, пролетающих через переохлажденный воздух. Автомобили, двигающиеся в таком воздухе, тоже часто покрываются коркой льда.

Самой распространенной теорией, объясняющей образование капель дождя, является теория Бержерона. Хотя теория эта со временем изменилась, все же в основе ее лежат представления Бержерона. Бержерон предположил, что ледяные кристаллы, образующиеся в переохлажденных облаках, сами служат ядрами конденсации для водяного пара. Водяной пар конденсируется на них быстрее, чем на любых - других ядрах. Поэтому переохлажденные облака некоторое время могут быть смешанными, т. е. содержать одновременно переохлажденную воду, лед и водяной пар.

Ледяные кристаллы постепенно сублимируют на себя окружающий водяной пар. Когда почти весь этот пар окажется сублимированным, образуется некое снегообразное вещество. Этот снег начинает падать и, встретив по пути, в нижних слоях атмосферы, более теплый воздух, тает— так образуется дождь.

Теория Бержерона содержит несколько удачных моментов. Но все же она не отвечает полностью на вопрос о том, каким образом возникает дождь. Например, дождь, который випадает из теплых тропических облаков, отнюдь не являющихся переохлажденными. По-видимому, в таких облаках мелкие капельки в результате столкновения друг с другом и слияния вырастают до размера крупных дождевых капель, становятся неустойчивыми и начинают падать. Падая, они разрушаются и образуют новые мелкие дождевые капли.

При микроскопических исследованиях в осадке от испарившихся дождевых капель обнаружено большое число ядер конденсации, которые   играют   очень   важную   роль в процессе образования осадков. Число ядер конденсации над открытым морем может составлять менее 100 в кубическом сантиметре воздуха, в то время как над промышленными центрами —несколько сотен тысяч, что и вызывает здесь увеличение количества осадков.

Условия, благоприятствующие выпадению осадков

В связи с очень большим количеством разных факторов, влияющих на образование осадков, чрезвычайно трудно с большой точностью предсказать их выпадение. Начало выпадения осадков, их продолжительность и количество меняются в широких пределах даже на небольших площадях, около 100 кв км. Кроме того, при прогнозировании осадков трудно разграничить районы выпадения дождя и снега. Вид осадков зависит, в частности, от распределения температуры земной поверхности и температуры воздуха до высоты несколько сотен метров. Микрофизические свойства облаков и общая динамика процессов их образования в настоящее время еще не вполне выяснены.

Образование облаков

Облака, являясь, одной стадией круговорота воды в природе, представляют собой системы из миллиардов крошечных капелек воды или мельчайших кристаллов льда, взвешенных в воздухе. Облака  образуются на любой широте.

Когда воздух поднимается, он быстро охлаждается вследствие расширения. Если охлаждение непрерывно и если количество водяного пара достаточно для того, чтобы он стал насыщенным, в воздухе появляются мельчайшие капли воды. Обычно такие капли медленно выпадают из вершины облака, где зародились. На более низких уровнях они начинают испаряться. Таким образом, в облаке на разных уровнях идет непрерывный процесс образования и испарения капель.

Некоторые облака образуются, когда две массы воздуха, имеющие разную температуру, перемешиваются и более теплый и влажный воздух охлаждается. Однако главным процессом, вызывающим образование облаков, все же 'бывает адиабатическое охлаждение поднимающегося воздуха.

Когда воздух поднимается, то точка росы достигается быстрее, чем в неподвижном воздухе вблизи земной поверхности. Точка росы в поднимающемся воздухе уменьшается с высотой примерно на 0,17°С/100 м. Таким образом, чем выше поднимается воздух, тем ниже становится в нем точка росы, т. е. температура, при которой начинается конденсация пара. Точка росы понижается, так как давление в поднимающемся воздухе уменьшается. Уменьшающееся же давление понижает концентрацию водяного пара.

Восходящее движение воздуха само по себе может быть вызвано несколькими причинами. Одна состоит в том, что возвышенность, лежащая на пути движущегося воздуха, заставляет его подниматься. Это явление называется орографическим восхождением. Другой причиной могут быть динамические особенности центральной части областей пониженного давления, где также развиваются восходящие движения воздуха. Поднимающийся воздух охлаждается и возникают облака. Наконец, воздух может подниматься в термиках — местных конвективных течениях небольшого масштаба.

Классификация облаков

Первые и самые удачные классификации облаков были созданы еще в XIX веке. В этих классификациях учитывались разный внешний вид облаков и различная их высота. Современная классификация облаков выделяет 10 основных форм, которые далее часто подразделяются на несколько видов и разновидностей. Здесь мы рассмотрим лишь основные формы облаков. В тропосфере облака могут образоваться на всех высотах. Однако каждое семейство облаков, выделяемое в классификации, располагается в основном только в каком-либо одном диапазоне высот. В современной классификации выделены семейства облаков верхнего, среднего и нижнего ярусов, а также вертикального развития. Облака разных ярусов иногда могут сливаться, но обычно они довольно отчетливо разделяются   по ярусам.

Начиная со второй половины XIX в. метеорологи дают названия облакам, используя единые международные термины.

С 1880-х гг. при составлении классификации облаков используются их фотографии. В настоящее время формы облаков и облачных систем определяют, используя Международный атлас облаков. В названиях облаков часто встречаются слова или приставки, помогающие представить себе внешний вид данных облаков. Так, приставка . strato показывает, что речь идет о плоских слоистообразных облаках, cumulo относится к вытянутым по вертикали облакам в виде башен, nimbus—к облакам, дающим дождь, и т. д.

Облака нижнего яруса. Эти облака располагаются в слое атмосферы, простирающемся от земной поверхности до высоты около 2100 м. Приведем некоторые примеры облаков нижнего яруса.

  1. Слоистые (Stratus) — серые однородные облака, значительно вытянутые в горизонтальном направлении и похожие на более высоко расположенные облака, которые могут давать морось и ледяные кристаллы***. Однако обычно они состоят из мелких капель воды. Иногда   слоистые   облака   придают небу угрожающий вид*. Эти облака повторяют конфигурацию расположенной под ними местности, что связано с их происхождением: они часто являются результатом радиационного выхолаживания воздуха над разными ландшафтными участками.
  2. Кучевые (Cumulus) — плотные, иногда размытые, вытянутые повертикали, изолированные друг от друга облака, способные распространяться выше всех других облаков нижнего яруса. Обычно они имеют куполообразную белую вершину и плоское темное основание. Благодаря местным восходящим движениям воздуха эти облака не сливаются друг с другом, а имеют вид отдельных пирамид или ячеек. Из кучевых облаков могут выпадать ливневые осадки. Обычно эти облака состоят из капель воды. Осадки же они дают лишь в том случае, когда имеют большую вертикальную протяженность.
  3. Слоисто-дождевые облака (Nimbostratus) имеют серый или белый цвет и иногда пятнистый вид. Они состоят из капель воды и иногда из кристаллов льда.
  4. Слоисто-кучевые облака (Stratocumulus) возникают под влиянием конвективных восходящих движений воздуха и турбулентного перемешивания. Эти процессы придают облакам кучевообразный вид или волнистое строение.

Облака среднего яруса. Эти облака лежат на высотах от 2100 до 4000 м в полярных районах и до 8000 м над тропиками. В названиях этих облаков часто используется приставка "Alto". В таких облаках теплый и влажный воздух совершает     восходящее     движение и при этом охлаждается, за счет чего и образуются эти облака в умеренных широтах. Приведем некоторые примеры облаков среднего яруса.

  1. Высоко-слоистые облака (Altostratus) представляют собой сравнительно однородный серый или голубоватый облачный слой, покрывающий все небо. Он состоит из чередующихся скоплений (пятен) капель воды и кристаллов льда. Высоко-слоистые облака могут давать снег, дождь и ледяной дождь. Появление таких облаков может быть предвестником выпадения этих видов осадков в ближайшие часы.
  2. Высоко-кучевые облака (Altocumulus) — белые или серые кучевообразные или неоднородные облачные слои. Они состоят из капель воды, хотя при низких температурах в них преобладают ледяные кристаллы.

Облака верхнего яруса. В умеренных широтах высота нижней границы этих облаков составляет от 3500 до 8000 м. Верхняя же их граница в тропиках может располагаться на высотах до 20 км. Они принадлежат к типу cirrus, что означает «завиток», «спираль» и т. п. Часто эти облака являются предвестниками приближения шторма, бури. Обычно они состоят из ледяных кристаллов, образующих нити, пучки или перистообразные прозрачные тонкие белые облака. Часто они образуют гало вокруг Луны, если она просвечивает через эти облака. К облакам верхнего яруса относятся следующие роды облаков.

  1. Перистые (Cirrus) облака представляют собой тонкие, нежные, белые нити,   распространяющиеся по всему небу. Они почти целиком состоят из кристаллов льда. Во время восхода и захода Солнца они могут окрашиваться в разные цвета. За их внешний вид их обычно называют конскими хвостами.
  2. Перисто-слоистые (Cirrostratus) облака имеют вид тонких нитей или волокон. Они состоят из кристаллов льда и могут давать гало. В верхней части таких облаков водяной пар конденсируется, а в нижней — испаряются облачные элементы. Появление перисто-слоистых облаков может предвещать выпадение дождя (или снега).
  3. Перисто-кучёвые (Cirrocumulas) — тонкие белые неоднородные облака, возникающие под действием небольших конвективных потоков воздуха. Волнистый вид этих облаков привел к появлению термина «небо в барашках». Перисто-кучевые облака обычно состоят из ледяных кристаллов.

Некоторые формы облаков, характеризующиеся значительной вертикальной протяженностью, простираются с самых нижних уровней до высот, на которых обычно располагаются облака верхнего яруса. К таким облакам относятся кучево-дождевые (Cumulonimbus), имеющие вид гор, высоких башен и т. п. Они образуются в результате развития и дальнейшего преобразования кучевых облаков. Кучевые облака тоже могут иметь значительную вертикальную протяженность, но кучево-дождевые отличаются от них большей плотностью, массивностью и внешним видом. Их вершина часто растекается, приобретая форму наковальни, или же благодаря наличию в ней ледяных кристаллов  принимает вид    перистых облаков. Вертикальная протяженность кучево-дождевых облаков может составлять от 100 м до 12 км.

Кучево-дождевые облака в основном состоят из капель воды, лишь в верхней части они могут содержать кристаллы льда. Эти облака часто называют грозовыми, и они действительно могут дать сильный ветер, молнию, ливневые осадки. Нередко они сопровождаются выпадением града и наблюдаются при прохождении торнадо.

Наблюдения за облаками.

Измерение высоты нижней границы облачного покрова носит название измерения облачного «потолка». Оно производится с помощью специального прибора, называющегося «измеритель потолка». Этот прибор направляет луч света на основание облака, от которого луч отражается вниз, к детектору, позволяющему точно отсчитать высоту нижней границы облака .

Метеорологи определяют также количество облаков. Оно выражается в десятых долях покрытия неба облаками, называемых баллами. В ежедневных сводках погоды используются также качественные характеристики типа «ясно», «переменная облачность», «пасмурно» и т. п.

Определение форм облаков служит одним из лучших вспомогательных средств для ориентировочного предсказания погоды на ближайшие часы. Различные формы облаков часто весьма показательны для предстоящих в скором времени изменений погоды. Это объясняется тем, что каждая форма облаков, помимо всего   прочего,   является   результатом  определенных метеорологических процессов, вызывающих ее возникновение. Однако многие виды и формы облаков имеют столь сходный внешний вид, что' иногда бывает трудно точно определить многочисленные возможные их сочетания, которые могут наблюдаться в разные моменты времени. Для того чтобы правильно определить форму облаков и характеризуемую ими погоду, необходимо ясно представлять себе процессы, приводящие к возникновению этих облаков.