V Региональная научно-практическая конференция

«Юность, наука, общество - 2017»

Секция: география

Тема: Исследование различных форм облаков

                Автор: Чабанчук Надежда Романовна

                учащаяся 6 класса

Научный руководитель: Бирюкова Елена Вячеславовна

                                                                               учитель географии

                                                    Место выполнения работы: МБОУ СОШ с. Синявка

2017-2018 гг

Содержание:

1. Введение.                                                                          Стр 2
2. Как образуются облака.                                                    Стр 3
3. Краткая характеристика облаков.                                     Стр 4
4. Классификация облаков:                                                  

                                 А) по форме;                                               Стр 9

                                    Б) Виды осадков, выпадающие из облаков   Стр 10

                                    В) по высоте                                                   Стр 14

     5. Облака и прогноз погоды                                                         Стр16

     5. Облака в народных приметах                                                  Стр 17                                                                                                  

6. Заключение.                                                                        Стр 18
7. Литература.                                                                         Стр 19

Введение.

Целью моей исследовательской работы является описать, что собой представляют облака, в чём их особенности, и как они образуются. Потому что я очень люблю смотреть утром на небо голубое-голубое, видеть солнышко и белые как вата облака. Вот одно похоже на слоника, а второе напоминает котика. Так бы целый день лежала на чистой травке и представляла себе, на что похоже каждое облако, а вдруг найдешь себя. Начав свое исследование, я выяснила для себя одну удивительную особенность: облака имеют не только разную форму, но и разные характеристики. Это происходит оттого, что облака формируются при различных условиях в атмосфере. Множество разнообразных облаков можно разделить на три основные группы — низкие, средние и высокие облака. Об этом и пойдет речь в моей работе ниже.

Итак, дождевые облака — это тучи. Они темного цвета, поскольку капельки воды (или ледяные кристаллы), из которых они состоят, увеличились в размерах и стали настолько крупными, что сила тяжести заставляет их падать на Землю. (Когда водяные капельки маленькие, они отражают свет, но, увеличиваясь в размере, они поглощают свет выглядят более темными.) Дождевые облака могут быть низкими и плоскими или высокими, нависающими. Нависающие дождевые облака, имеющие форму наковальни, называются кучево-дождевыми, и именно они приносят действительно плохую погоду — грозы, ливни с градом и смерчи.
Миллионы добросовестных людей убеждены, что видели эти вещи много раз; труднее, пожалуй, найти человека, который бы признался, что никогда их не видел. А, между тем, физика учит, что вещей этих видеть невозможно, потому что они или невидимы, или вовсе не существуют. Вам представляется это невероятным; но, тем не менее – это так. 

Как образуются облака.

   Начнем с водяного пара. Большинство людей – в их числе, возможно, и вы, читатель, – уверено, что такую недиковинную вещь, как водяной пар, им случается видеть буквально каждый день. Он клубится над кипящим чайником, выбивается струйкой из свистка паровоза, белой пеленой стелется на полях в холодные осенние утра. А что такое облако на небе, как не скопления водяного пара? Вот в каких многообразных формах можно повседневно наблюдать водяной пар! В ранней молодости и я много раз видел водяной пар, пока не узнал, что видимый пар – вовсе не пар в том смысле, какой придается этому слову в науке. Этот белый туман представляет собой воду в виде мельчайших капель, парящих в воздухе и образовавшихся из настоящего водяного пара.

Клубы тумана над чайником, облачко над паровозным свистком, облака на небе – все это не пар, а распыленная вода; некоторые облака состоят даже не из воды, а из мельчайших кристалликов льда. Подлинный водяной пар бесцветен и прозрачен, а потому совершенно невидим. Такой невидимый пар работает в цилиндрах паровой машины, толкая поршень. Если бы мы могли заглянуть внутрь этого цилиндра, мы увидели бы проворно снующий поршень, но пара, которым приводится в движение поршень, мы не увидели бы. 
   При внимательном наблюдении удается иногда заметить, как невидимый пар превращается в белый туман. Вглядываясь, например, в струйку тумана, выбивающуюся из носика чайника или из свистка паровоза, можно увидеть, что белый туман возникает не у самого отверстия, а на некотором расстоянии от него: невидимый водяной пар переходит в капельно-жидкое состояние не сразу по выходе из резервуара, а немного позже, когда пар успевает в воздухе достаточно охладиться. 

Перистые облака, образующиеся из ледяных кристаллов, формируются на большой высоте в очень холодном воздухе. Они часто кажутся легкими и тонкими.

Слоистые облака формируются низко над землей.  Они серого цвета, часто наблюдаются в низких прибрежных зонах.

Белые пушистые кучевые облака (которые также встречаются довольно низко) украшают голубое небо в хорошую погоду. Например, высокослоистые и высококучевые облака относятся к облакам средней группы.

 Основная часть атласа облаков: классификация облаков, фотографии и описания различных видов облаков. Меня заинтересовала теория образования облака. Оно образуется, когда теплый воздух с водяными парами поднимается в небо. На определенной высоте теплый воздух охлаждается. При низких температурах влага не может больше находится в виде водяных паров. Лишняя влага превращается в капельки воды, частички льда — так образуется облако.

Нет двух похожих облаков, они постоянно меняют свою форму. Различие формы облаков объясняется тем, что они образуются на различной высоте и при различной температуре. Кроме того, облака могут состоять из различных частичек, в зависимости от высоты и температуры.

Самые высокие облака называются «светящиеся». Они находятся на высоте 50-100 км! Затем идут «перламутровые». Они располагаются на высотах от 22 до 33 км. Так почему же они называются светящимися и перламутровыми? Это очень тонкие, красиво раскрашенные облака, состоящие из пыли или дождевых капелек. Их можно наблюдать только после захода Солнца или перед восходом.
Низкие облака состоят из маленьких капелек воды. На высоте 3-5 км от поверхности Земли располагаются высококучевые облака, состоящие из больших масс паров и частиц, чем перисто-кучевые облака. На такой же высоте образуются высокослоистые облака, часто закрывающие все небо серой вуалью, сквозь которую Солнце и Луна просвечивают бледными пятнами. Ниже,  на высоте двух километров, формируются слоисто-кучевые облака — крупные и комковатые. На этой же высоте располагаются дождевые облака — плотные, темные, бесформенные. На высоте менее 610 метров находятся слоистые облака — поднявшийся вверх туман. Кучево-дождевые облака — высокие, плотные, похожие на цветную капусту облака, приносящие грозы и сильные ветры. Итак, подведу итоги своего исследования. Массы переносимого водяного пара по воздуху-это облака. В любой момент времени около 50% земной поверхности закрывают облака.  Они так же являются частью круговорота воды в природе — процесса, который обеспечивает пресной водой все живое на Земле.

Для метеорологических наблюдений принята морфологическая классификация, которая и положена в основу настоящего Атласа. Эта классификация не дает прямых сведений о происхождении облаков и о их микрофизическом строении. Однако при тщательно выполненных и записанных наблюдениях можно получить достаточно сведений, чтобы по косвенным признакам судить о характере процессов, происходящих в атмосфере.

Морфологическая классификация включает 10 основных форм (родов) облаков, которые в свою очередь подразделяются на ряд видов и разновидностей.

В качестве основного отличительного признака при определении форм облаков используется их внешний вид и структура: облака могут располагаться на небе в виде отдельных, изолированных облачных масс или в виде сплошного облачного покрова, строение их может быть волокнистым, хлопьевидным или однородным, они могут иметь однородную или расчлененную нижнюю поверхность; наконец, облака могут быть плотными, через которые не просвечивает голубое небо и небесные светила, или более тонкими, просвечивающими и т. д. Все эти признаки характеризуют внешнее строение облака.

В зависимости от высоты нижней границы облаков их относят к одному из трех ярусов: верхнему, среднему или нижнему.

Особо выделяют облака вертикального развития — отдельные облачные массы, значительно простирающиеся по вертикали; их основание обычно находится в нижнем ярусе, а вершина — часто в среднем или верхнем ярусе.

Привожу ниже классификацию 10 основных форм облаков, с указанием их наименований на русском и латинском языках, произношения латинских наименований и их условных обозначений.

КЛАССИФИКАЦИЯ   ОБЛАКОВ   ПО ЯРУСАМ   И   ОСНОВНЫМ   ФОРМАМ (РОДАМ)

А. Облака  верхнего  яруса (Высота основания выше 6 км)

I. Перистые — Cirrus (циррус), Ci

II. Перисто-кучевые — Cirrocumulus (циррокумулюс), Сс

III.  Перисто-слоистые — Cirrostratus (цирростратус), Cs

Б.   Облака   среднего   яруса (Высота основания 2—6 км)

IV.  Высоко-кучевые — Altocumulus (альтокумулюс), Ас

V. Высоко-слоистые     Altostratus (альтостратус), As

В.   Облака нижнего   яруса (Высота основания ниже 2 км)

VI.  Слоисто-кучевые — Stratocumulus (стратокумулюс), Sc

VII.  Слоистые — Stratus (стратус), St

VIII. Слоисто-дождевые —Nimbostratus (нимбостратус), Ns

7

Г. Облака вертикального-развития

IX. Кучевые — Cumulus (кумулюс), Cu

X. Кучево-дождевые — Cumulonimbus (кумулонимбус), Cb

В классификации указаны пределы высоты нижней границы облаков каждого яруса применительно к условиям умеренных широт. Эти пределы следует рассматривать как ориентировочные, так как фактически высота облаков сильно меняется в зависимости от широты места расположения станции, рельефа окружающей местности, времени года, общих условий погоды и др. Высота расположения нижней границы облаков обычно возрастает с севера на юг, а на одной и той же станции — от зимы к лету. Над высоко расположенными станциями облака бывают ниже, чем над низинными (Уточнение высот облаков, которые могут меняться в зависимости от местных условий и процессов погоды, является одной из важнейших задач наблюдателя).

Виды осадков, выпадающие из облаков

Важной характеристикой облаков являются выпадающие из них осадки. Некоторые формы облаков всегда или почти всегда дают осадки, другие облака либо совсем не дают осадков, либо их осадки достигают земли лишь в отдельных, исключительных случаях. Иногда осадки бывают очень слабыми или даже не достигают поверхности земли, но их выпадение заметно по полосам падения под основанием облаков. Однако сам факт выпадения осадков, а также их вид (дождь, снег или град и т. д.) и интенсивность служат хорошим признаком для определения облаков. Таким образом, наблюдения над осадками неразрывно связаны с определением форм облаков. Подробные указания о характере и интенсивности осадков из каждой формы облаков даны в главе II.

Наиболее типичные виды осадков обычно выпадают из следующих форм облаков:

1)  ливневые осадки — из кучево-дождевых облаков Cb,

2)  обложные   осадки — из   высоко-слоистых   облаков   As   и слоисто-дождевых облаков Ns,

3)   моросящие осадки — из слоистых облаков St.

Из кучево-дождевых и слоисто-дождевых облаков осадки выпадают очень часто; из слоистых облаков они выпадают сравнительно редко.

В процессе развития облака, от стадии его возникновения до стадии распада, меняется его внешний вид, структура и оно может даже превращаться из одной формы в другую. При таком превращении возможны переходные формы, определение которых несколько сложнее для наблюдателя. Некоторые трудности возникают и при постепенной смене облачных форм над пунктом наблюдения при перемещении систем облаков, в которые входят облака различных ярусов и форм. Сходство внешнего вида некоторых форм облаков, принадлежащих к различным ярусам, а также частичное закрытие вышележащих облаков слоем более низких, иногда приводит к ошибочному определению формы, количества и высоты основания облаков.

Чтобы избежать ошибок, наблюдатель должен систематически следить за состоянием облачного покрова неба и его изменениями. Кроме того, необходимо знать условия образования каждой формы облаков и характер перехода одной формы в другую.

Когда в атмосфере под влиянием различных условий происходит охлаждение воздушных масс, то количество водяных паров в какой-либо ее точке может превзойти предельную величину, нужную для насыщения воздуха при данных условиях. В этом случае водяные пары, оказавшиеся в избытке, должны сгуститься, т. е. перейти в жидкое или даже твердое состояние.

 Если такое сгущение или конденсация паров происходит на некоторой высоте в атмосфере и принимает достаточно обширные размеры, причем выделившиеся частицы воды или кристаллики льда скапливаются в значительные массы, то результатом такого скопления является образование О. Благодаря той важной роли, которую играют О. в жизни природы - как источник влаги, изливаемой ими в виде дождя, снега и т. д. на земную поверхность, как защита от зноя солнечных лучей в летние, жаркие дни или от зимнего и ночного охлаждения лучеиспусканием тепла в междупланетное пространство, - О. с очень давних времен уже стали объектом наблюдения: так, в Евангелии находится ясное указание на умение евреев до известной степени судить о предстоящей погоде (Матф., XVI, 2-3); на то же самое указывают народные приметы и изречения, в которых выражены выработанные долгим опытом народные правила предсказания погоды по виду О. Научное же изучение О. началось сравнительно очень недавно.

Первым вопросом, неизбежно возникающим при наблюдении О., является вопрос о приведении в известную систему чрезвычайно разнообразных и причудливых форм О. Попытка классификации О. принадлежит Л. Говарду, который в начале текущего столетия признал четыре их формы за основные и три за промежуточные. За основные он считал О. перистые (Cirrus по-латыни), кучевые (Cumulus), слоистые (Stratus) и дождевые, т. е. непосредственно изливающие дождь (Nimbu s); переходные - перисто-кучевые (Cirro-Cumulus), перисто-слоистые (Cirro-Stratus) и слоисто-кучевые (Cumulo-Stratus). Классификация Говарда быстро приобрела право гражданства в науке и практике наблюдений. Но наблюдения же показали и ее главнейший недостаток - широкую растяжимость некоторых типов Говарда и их недостаточную определенность: так одно и то же О., по Говарду, может быть отмечено и как слоистое (Stratus), и как дождевое (Nimbus), смотря по тому, шел ли из него дождь во время записи, или нет; затем переходные формы между основными наблюдаются в таком разнообразии и настолько отклоняются от определений Говарда, что наблюдатель часто крайне затруднен, к какому типу отнести О. Трудами многих ученых, из которых особенно в этом отношении выдаются Поэ, Кл. Лей, Эберкромби и Гильдебрандсон, - задавшихся целью изучить формы облаков в связи с их высотой в атмосфере и погодой, удалось подготовить достаточно надежный материал для новой лучшей классификации О. Большое количество фотографических снимков с О., собранное Гильдебрандсоном и вместе с Кеппеном и Неймайером систематизированное, послужило основанием новой классификации. Одобренная международным метеорологическим конгрессом в Париже в 1889 г., эта классификация, исходя из предложенных Говардом типов, остановилась на 10 подразделениях для различных форм О., которые и были воспроизведены в атласе, изданном в 1890 г. тремя названными учеными. В настоящее время эта классификация вошла уже в употребление в центральных метеорологических учреждениях Европы и распространяется все более и более и на обыкновенных метеорологических станциях. По классификации Гильдебрандсона, Кеппена и Неймайера все наблюдаемые формы облаков разделяются на две обширные категории: а) формы, состоящие из отдельных частей или округленных образований, более частые в сухое время; б) формы растянутые, имеющие вид пелены, преобладающие в дождливое время.

Существующая международная классификация облаков основана на их внешнем виде и состоит из 10 основных форм и двух дополнительных. Кроме того, облака разделяются по ярусам в зависимости от высоты их нижней границы. Для сведения судоводителей – цветные фотографии самых распространенных форм облаков, в соответствии с указанной международной классификацией собраны в Атласе облаков для судовых наблюдений, которые необходимо производить судоводителям, ибо такие наблюдения зачастую позволяют судить о предстоящей погоде и подтверждают полученный прогноз. Облачность обычно оценивается глазомерно, в баллах (до 10), по степени закрытия неба облаками. Один балл -10% площади небосвода.

Для различных типов облаков высота может по исследованиям того же ученого, меняться в следующих пределах:

                                         Облака и прогноз погоды

                                     Облака в народных приметах

       С древних времён наши предки узнавали об изменениях погоды по приметам – определённому поведению растений и животных, Солнцу, звездам, облакам, направлению ветра и т.д. Зная их можно прогнозировать атмосферные изменения, даже если стрелка барометра не передвинулась ни на миллиметр. Так надежными ориентирами, вместе с небесными светилами и природные явления были облака. 

Солнце садиться в облако – другой день ненастный

Красные облака до восхода – к ветру; тучи – к дождю; красные при закате –к ведру и ветру

Западный ветер под низкими облаками – пора сеять ярицу

Для того, чтобы понять, будет ли утром в ближайшие несколько часов дождь, стоит посмотреть на солнце. Если около него есть красные облака – ждите дождь.

Ухудшение или улучшение погодных условий можно узнать также по движению облаков. Если они двигаются против ветра – ухудшение погоды, в направлении ветра – улучшение.

Красные и розовые облака во время заката, предсказывают хороший день.

С древних времён наши предки узнавали об изменениях погоды по приметам – определённому поведению растений и животных, Солнцу, звездам, облакам, направлению ветра и т.д. Зная их можно прогнозировать атмосферные изменения, даже если стрелка барометра не передвинулась ни на миллиметр. Так надежными ориентирами были небесные светила и природные явления. 

Таким образом, из моего исследования становится ясно, что при наблюдении за облаками из одной точки на поверхности земли, даже без использования специальных приборов, можно судить:

 - о погоде в других местах, т.е. без использования карт погоды,

 - о развитии атмосферных процессов и связанных с ними изменениях погоды

 по ряду признаков.

      Первый и самый надежный из них – состояние неба, и прежде всего

 облачности. Именно с облаками связано выпадение осадков, так же как

 изменение температуры и влажности воздуха, видимости, усиление или

 ослабление ветра и многое другое.

 О возможном изменении погоды нам может подсказать ветер, изменение

 давления. Наблюдательный человек заметит и изменения в таких деталях

 окружающего его мира, как поведение некоторых животных, насекомых,

 цветов и листьев растений, состояние воды в водоемах, появление

 характерных запахов, окраска зари, цвет неба, то, как выглядит днем

 солнце, а ночью звезды и луна… Все эти мелочи – свидетельства

 происходящих в атмосфере процессов, и, таким образом, по ним можно

 судить о том, что происходит в атмосфере, а, следовательно, и о том, каких можно ожидать изменений погоды.

      Следует сказать, что все мои подобные заключения могут быть лишь приблизительными, но ни в коей мере не категорическими.

Используемая литература:

1. Иллюстрации www.wolkenatlas.de Bernhard Muhr
2. Энциклопедия для детей. Т.3. География. – 3 изд., с.426-432 (Гл.ред. М.Д.Аксенова. – М.: Аванта+, 1997)
3. Астапенко П.Д. Вопросы о погоде. – Л.: Гидрометеоиздат, 1986
4. Полевые практики по географическим дисциплинам: Учебное пособие для студентов под ред. В.А. Исаченкова. - М.: Просвещение, 1980
5. Судакова С.С. Общее землеведение: учебник для вузов. – М.: Недра, 1987, с.94-102
6. Отрывки из художественной литературы.