Фрэнк Форрестер - Тысяча и один вопрос о погоде

104. Как действует психрометр? Психрометр — наиболее дешевый и самый точный из всех приборов, предназначенных для определения содержания влаги в воздухе. Он состоит из двух термометров, помещенных на общем штативе. Один термометр называется сухим, второй — смоченным. Резервуар смоченного термометра, обернутый муслином или батистом, окунают в дистиллированную воду и затем высушивают в искусственно создаваемом воздушном потоке. При этом с поверхности термометра испаряется вода и смоченный термометр охлаждается, показывая более низкую температуру, чем сухой. Разница между этими показаниями сопоставляется с табличными значениями этой величины, рассчитанными заранее, и таким образом определяется относительная влажность воздуха и точка росы. Чем больше разница между показаниями термометров, тем суше воздух. Очевидно, что, если воздух почти достиг состояния насыщения, смоченный термометр будет показывать то же, что и сухой, т. е. относительная влажность будет достигать 100 процентов.

105. Как устроен гигрометр? Действие гигрометра основано на способности человеческого волоса или спе циальных пленок реагировать на изменения влажности воздуха. Известно, что с возрастанием влажности волос становится длиннее; в более же сухом воздухе он укорачивается. В то же время волос не подвержен никаким температурным воздействиям. В гигрометре то или иное изменение длины волоса (или пленки) передается через систему рычагов к особым образом градуированной шкале, выполненной в виде циферблата. В гигрографе же эти изменения передаются не на шкалу, а к перу, которое и ведет последовательную запись значений влажности на ленте, надетой на барабан с часовым механизмом. Нужно сказать, что волосяные приборы недостаточно точны, это в основном объясняется замедленной реакцией волоса на быстрые колебания влажности. (В последнее время все шире используют пленочные гигрометры, отличающиеся большей точ ностью. — Прим. ред .)

106. Как образуются облака? Любое облако — будь то изящные перистые облака, плывущие над землей на высоте 10 км, или лондонский туман, столь густой, что напоминает гороховый суп, — представляет собой воздух, насыщенный сконденсировавшейся влагой. Основная причина возникновения большинства облачных образований заключается в охлаждении массы воздуха до точки росы. Основной же причиной охлаждения являются процессы, которые заставляют воздух двигаться кверху. Иногда большие массы теплого воздуха могут подниматься по склону более холодной, а значит, и более тяжелой воздушной массы. Когда теплый воздух поднимается над более холодным, он расширяется и, следовательно, охлаждается. В конце концов температура его может достичь точки росы; при этом образуется значительная — облачность. Воздух устремляется вверх и тогда, когда его принуждает к этому рельеф. Форсируя препятствие, поднимающийся воздух охлаждается путем расширения; и в этом случае также появляются облака. Облака такого рода чаще всего образуются у наветренных склонов больших гор, ориентированных в направлении, в котором дуют преобладающие влажные ветры. Третьей причиной, которая вызывает подъем воздуха, являются вертикальные конвективные потоки воздуха, нагревшегося от соприкосновения с теплой подстилающей поверхностью.

Каким бы из перечисленных способов ни образовалось облако в небе или туман на земле, в каждом случае это не что иное, как одна из форм конденсации водяного пара (вспомним пар, образующийся в морозное утро при дыхании, или пар над чайником).

107. Что помогает водяному пару конденсироваться? В нашей атмосфере существуют вещества, которые притягивают к себе водяной пар. Морская соль, попадающая в воздух с поверхности океанов, — одно из таких веществ. Химические продукты, образующиеся при индустриальных процессах, также обладают притягательной для воды силой. Различные микроскопические частицы, столь соблазнительные для водяного пара, называются гигроскопическими ядрами, или ядрами конденсации. Они играют важную, хотя и закулисную, роль в процессах конденсации. Эксперименты по искусственному вызыванию дождя основаны главным образом на засевании облаков гигроскопическими ядрами, стимулирующими ускорение конденсации и выпадение осадков.

108. Как велики облачные капли? Когда водяной пар конденсируется в видимую влагу, капли слишком малы, чтобы их можно было разглядеть невооруженным глазом. Они объединяются вокруг мириадов крошечных ядер конденсации — частиц соли, пыли, пыльцы растений — и образуют чрезвычайно многочисленный отряд, из которого и возникает облако. Средняя облачная капля имеет в диаметре около 1/ 1000см. Это составляет всего лишь миллионную долю от размеров дождевой капли! Для того чтобы наполнить водой хотя бы столовую ложку, потребовалось бы около 7 миллиардов капелек тумана.

109. Из чего состоят облака? Все облака представляют собой сообщество миниатюрных водяных капель, ледяных кристаллов или тех и других вместе. Свободно движущиеся облака в высоких широтах (для которых характерны температуры ниже точки замерзания) состоят из мельчайших гексагональных ледяных призм, образовавшихся в результате процесса сублимации. Напомним, что при этом процессе водяной пар превращается в лед непосредственно, минуя жидкую стадию. Нередко облака содержат водяные капли, которые могут оставаться в жидком состоянии даже при температурах ниже точки замерзания. Такие водяные капли носят название переохлажденных капель. Благодаря поверхностному натяжению эти крохотные капли сохраняют форму водяных капель, но они очень недолговечны и быстро превращаются в лед.

110. Как классифицируются облака?Облака различают и разбивают на группы согласно трем основным принципам классификации: по форме и внешнему виду, структуре и по высоте над земной поверхностью.

111. Какие существуют основные формы облаков? Несмотря на кажущееся бесконечным разнообразие очертаний облаков, классификация их по внешнему виду и форме может идти по двум, весьма широким, направлениям. Облака бывают или слоистые (Stratus), или кучевые (Cumulus). Слоистые облака имеют вид полос, волокон, слоев. Облака этого типа имеют довольно неопределенную форму, отличительные признаки их весьма неясно выражены. Иногда эти облака чрезвычайно напоминают струйку сигаретного дыма, стелящуюся в неподвижном воздухе. Кучевые же облака (Cumulus), напротив, очень громоздки, или скучены. По виду они напоминают кочан цветной капусты или хлопок. Название этого вида облаков происходит от латинского слова «cumulus», что значит «холм», или «куча».