Дождь – самая распространенная разновидность атмосферных осадков. Еще в младших классах ученикам рассказывают, откуда берется дождь. Но, несмотря на доступность учительских объяснений, остается много неясных «почему». Например, почему маленькое облако способно вылить потоки ливня, тогда, как черные тучи проходят мимо, даже не брызнув? Почему капли бывают разных размеров и как они формируются ?
Дождь и круговорот воды в природе
Все начинается с тепла. Солнечная энергия заставляет воду испаряться с поверхностей океанов, озер, морей, рек, других водоемов, почвы и даже растений. Превращаясь в пар, она поднимается в воздух. Сила ветра ускоряет процесс. Маленькие водные частицы не осязаемы. При высокой влажности (особенно в тропической зоне) можно заметить, как пузырьки кружат вокруг, не опускаясь, а наоборот, стремясь ввысь.
Материалы по теме:
Дожди на других планетах
Причины дождя (образования осадков)
Климатология и метеорология – науки, прямо интересующиеся любыми осадками, выделяют 4 основные причины появление дождя:
- Восходящие движения воздуха
- Наличие в воздухе водяного пара, в количестве, достаточном для образования дождя
- Встреча теплых и холодных воздушных потоков
- Наличие возвышенных форм рельефа
Восходящие движения воздуха
Солнце нагревает земную поверхность, и с нее начинает испаряться влага. Процесс испарения происходит не только непосредственно с почвы, но и с поверхности океана, моря, озера, а также с листовых пластинок и человеческой кожи. Вся вода, которая испарилась, пока находиться в воздухе. Но, нагретый воздух – в соответствии с законами физики, начинает медленно подниматься вверх. Вместе со всей, содержащейся в нем, водой.
Нужно помнить важные физические понятия – относительная и абсолютная влажность. Абсолютная – это то количество водяного пара, которое уже – в данный момент, содержится в воздухе. Относительная влажность – это та влажность, которая есть, по отношению к той, что может быть при данной температуре. И последний физический закон – чем выше температура воздуха, тем больше водяного пара он может удержать в себе.
В восходящих воздушных потоках уже есть какая-то влага. Но с продвижением вверх, температура воздуха падает. Поэтому влага начинает конденсироваться в облака. Когда температура падает еще ниже, а облако уже не может удерживать содержащееся в нем количество влаги, излишки проливаются в виде дождя.
Материалы по теме:
Почему весна наступает с опозданием?
Наличие в воздухе водяного пара, в количестве, достаточном для образования дождя
Процесс подобен вышеописанному, только с уточнениями. Правило образования дождя работает, если водяному пару есть откуда взяться – с поверхности свежевспаханной почвы, речки, зеркала озера или листовой пластины зеленой рассады капусты и шпината. А если мы находимся в центре пустыни Сахары, то влаги в воздухе не будет, сколько бы солнце не светило.
После того как директор одной из американских радиостанций промок до нитки, попав под осенний дождь, в эфире появилась передача «Прогноз погоды», которой ранее не существовало. Сведения оказались актуальными, ведь никогда не лишним будет узнать, стоит ли сегодня захватить зонтик и нужно ли выходить из дому, так как, например, в Португалии дождь и ветер являются уважительной причиной, чтобы не появиться на работе.
Дождь — это один из видов атмосферных осадков, которые выпадают в основном из слоисто-дождевых и высокослоистых облаков в виде водных капель с диаметром от 0,5 до 7 мм. Дождь обычно идёт из облаков смешанного типа, содержащих переохлаждённые капли или ледяные кристаллы.
Капли дождя выпадают после того, как мелкие частички воды, обладающие сферической формой, сливаются в более крупные, или когда они примерзают к ледяному кристаллику. В отличие от общепринятого мнения, формы слезинки они не имеют, поскольку с нижней стороны приплюснуты из-за давления встречного воздушного потока.
Вначале эти капли достаточно легки для того, чтобы воздух давал им возможность не покидать облако. Поскольку внутри тучи они постоянно двигаются и сталкиваются друг с другом, сливаясь и увеличиваясь в размерах, они начинают постепенно опускаться вниз, продолжая увеличиваться. Этот процесс длится до тех пор, пока водяные частицы не наберут нужной массы, дающей им возможность преодолеть сопротивление воздуха и пролить на землю капли дождя.
Если водяные частички находятся в облаках, внутри которых температура достаточно высока, чтобы не превратиться в ледяные кристаллы, слияние капель друг с другом происходит постоянно и чрезвычайно интенсивно. Дождь идёт из них не так часто, как из облаков, внутри которых температура ниже нуля: дабы выпасть из облака, ледяные кристаллы набирают необходимую массу довольно быстро.
Если между облаком и поверхностью земли в это время наблюдается очень высокая разница в температурных показателях, то замёрзшие кристаллики таят, не долетев до земной поверхности – и на землю выпадают капли дождя (наиболее крупные капли получаются при таянии града).
Интересно, что чем крупнее капли осадков, тем сильнее дождь, но обычно он довольно быстро проходит. Скорость выпадения таких осадков может составлять от 9 до 30 м/с (обычно это характерно для летнего или весеннего дождя). А вот если капли дождя окажутся мелкими, то такие осадки могут идти несколько дней и даже недель – до земли вода летит «неторопливо», на скорости от 2 до 6,6 м/с, что характерно для осенних дождей.
Интенсивность осадков
Одним из важных показателей количества осадков в природе является фиксирование интенсивности дождя – объём дождевых капель, выпадающих за определённое время.
Толщина слоя выпавшей дождевой воды обычно измеряется в миллиметрах: один миллиметр слоя воды равен одному килограмму капель дождя, выпавшем на одном квадратном метре (показатель интенсивности осадков обычно колеблется от 1,25 мм/ч до 100 мм/ч). Учитывая объём осадков, который выпадает за определённый период времени, различают слабый, умеренный и проливной дождь.
Обложные осадки
Со скоростью 2,5 мм/ч, слабый дождь выпадает вне зависимости от поры года при плюсовой температуре в умеренных и высоких широтах из тёмных высоко-слоистых, слоисто-дождевых и кучево-дождевых облаков. Обложные осадки длятся от нескольких часов до нескольких недель и охватывают огромную территорию. Если осадки данного типа продолжительны, то они довольно часто вредят природе: влажность в атмосфере сильно увеличивается, а растения из-за перенасыщения влагой начинают гнить.
Моросящие осадки
Умеренные дожди идут со скоростью от 2,5 до 8 мм/ч в виде мелких капель из слоистых и слоисто-кучевых облаков. Длятся эти осадки недолго, от нескольких часов до двух суток, их количество минимально, а потому дождь не оказывает на природу негативного влияния.
Ливневые осадки
Ливневые осадки – это сильный дождь с ветром, что нередко выпадает в умеренных широтах обычно в тёплое время года. Такой проливной дождь характеризуется высокой скоростью выпадения (более 8 мм/ч) и небольшой длительностью, не более нескольких часов. Исключение – майский дождь, который может идти до трёх суток, а также ливневые осадки, выпадающие в тропических и экваториальных широтах. Сезон дождей здесь нередко длится несколько месяцев, а проливной дождь льёт практически без остановок с интенсивностью 25-30 мм/мин.
Надо заметить, что гроза довольно часто сопровождает ливневый дождь, поэтому при подобной погоде лучше найти убежище, дабы избежать несчастных случаев. Интересно, что возникновение грозы непосредственно связано с Солнцем – в средних широтах такое явление природы можно наблюдать после полудня и очень редко перед рассветом.
В Европе самый сильный дождь выпал на территории Германии в двадцатых годах прошлого века, когда его показатели составляли 15,5 мм/мин. Что касается самых сильных осадков в масштабе планеты, то на землях Гваделупы был зафиксирован дождь с интенсивностью в 38 мм/мин.
Ливневый дождь часто сопровождается грозой и шквальным ветром, что наносит значительный вред как природе, так и человеку. Последствиями подобного дождя и ветра нередко бывают оползни, наводнения, эрозия грунта. Подобные погодные условия могут стать причиной смерти человека, а также вызвать экологическую катастрофу. Когда речь идёт о сильном проливном дожде, то важна не столько его продолжительность, сколько интенсивность: чем больше капель выпадет, тем пагубнее будут последствия.
Период дождей
На Земле зафиксированы области, где выпадает наибольшее количество осадков. Это явление известно, как «сезон дождей» и за ним можно наблюдать в тропических и субтропических широтах. Чем ближе к экватору сезон дождей, тем более затяжные осадки, длящиеся с мая по октябрь. В более отдалённых от экватора тропических регионах, сезон дождей состоит из двух периодов и даёт людям определенную передышку (пояс дождей на месте не стоит и постепенно перемещается вслед за зенитом Солнца от северного до южного тропика и назад).
Тропический летний дождь обычно начинается внезапно, а капли дождя, сформировав один сплошной поток, льются на землю настолько плотной стеной, что на расстоянии одного метра уже мало что можно различить. В результате осадки подобной интенсивности способны за несколько часов не только полностью залить города и сёла, но и вызвать селевые потоки и наводнения.
Интересно, что для местных жителей сезон дождей – обычное явление, они давно привыкли к таким погодным условиям и знают, как действовать, например, практически все дома в Таиланде построены на сваях. Именно поэтому туристам не рекомендуют посещать экваториальные и тропические страны в подобный период. Также довольно часто возникают штормы и ураганы, лишь в Филиппинах за один сезон дождей над страной пролетает около тридцати ураганов и штормов.
Осадки в умеренных широтах
Чем дальше от экватора, тем сезон дождей слабее, а в умеренных широтах вовсе исчезает: осадки здесь равномерно распределяются по всему году и их обилие зависит не столько от Солнца, сколько от ветров и горных хребтов. Например:
- Весенний дождь характерен для всей территории Европы и на протяжении первых двух месяцев дожди постоянно чередуются с Солнцем. Ливни зачастую начинаются в последние дни весны;
- В Германии теплый дождь можно наблюдать на протяжении всего лета. В Швеции, Дании, Нидерландах, на территории средней и восточной Европы одним из наиболее дождливых месяцев считается август;
- Осенний холодный дождь наблюдается в Норвегии, во Франции, в Италии и на Балканах в октябре и ноябре, когда теплую погоду постепенно сменяет мороз;
- Зимний холодный дождь можно увидеть в основном на юге Европы – на Балканах, на западе и юге Пиренейского полуострова, но нередок он и для северных территорий, например, часто выпадает в Шотландии и на Фарерских островах.
Дожди и природа
Роль осадков в жизни природы трудно переоценить, поскольку они как дают жизнь, так и отнимают ее. Дождь и ветер, образовывая шквалы, грозы, ураганы способны разрушить дома, побить посевы, свести на нет все усилия человека и даже лишить его жизни или здоровья. Последствия сильных осадков нередко бывают катастрофическими.
Капли дождя также даруют жизнь: после осадков природа обновляется и оживает. Например, грибной дождь с нетерпением ждут все грибники. Это моросящий тёплый дождь, что выпадает из туч, находящихся низко над земной поверхностью в период роста грибов. Интересно, что в отличие от других осадков, грибной дождь непродолжителен, капли дождя хорошо смачивают почву, и все находящиеся в грунте грибы начинают чрезвычайно хорошо расти.
Какой бывает дождь?
Всем нам знаком и бесшабашный летний ливень, и тихая осенняя морось, и неожиданный теплый слепой дождик. Дожди идут в любое время года и почти во всех уголках нашей планеты. А какой бывает дождь? Давайте разберемся.
Дождь как явление природы
Дождь - это вид атмосферных осадков, выпадающих на землю в виде водяных капель. Почему бывает дождь? Он выпадает из облаков, в которых содержатся капли воды и кристаллы льда. При температуре (в облаках) ниже 0 градусов происходит рост ледяных кристаллов, которые становятся крупнее и тяжелее и выпадают из облака. При этом к кристаллам примораживаются капли воды.
Падая на землю, кристаллы начинают таять в более теплых нижних слоях атмосферы, превращаясь в дождь.
Виды дождя
Дожди различаются по размеру водяных капель, по интенсивности и продолжительности. Зависят от времени года, атмосферного давления, температуры воздуха и многих других обстоятельств. В научной классификации дожди делятся на три вида:
- ливневый дождь,
- моросящий дождь,
- затяжной (обложной) дождь.
Ливневый дождь состоит из самых крупных и тяжелых капель. Такой дождь начинается и заканчивается внезапно. Он не бывает долгим и часто сопровождается грозой, а иногда и градом.
Затяжной дождь - это дождь средней интенсивности, но самый продолжительный из всех. Именно затяжные дожди могут длиться несколько суток, а в тропических регионах идут месяцами.
Моросящий дождь иногда даже не похож на дождь в привычном для нас понимании. Он состоит из очень мелких капель, под которыми невозможно вымокнуть, которые даже не оставляют следов на лужах.
Кроме этих основных видов известны и такие дожди:
- Экзотические. Дожди, при которых с неба вместе с каплями воды падают поднятые ураганом животные, рыба, растения, семена и травы (а также другие предметы).
- Цветные дожди (красные, черные, желтые) образуются из-за примеси к водяным каплям пыли или цветочной пыльцы.
- Ледяной дождь состоит из капель в ледяной оболочке. Разбиваясь у поверхности земли, такие капли покрывают все, на что попадают коркой льда.
- Кислотные и радиоактивные дожди содержат примеси вредных веществ.
- Вирга, или дождь под облаками. Это дождь, при котором водяные капли не достигают поверхности земли.
Другие интересные факты на эту и прочие похожие темы вы найдете в нашей рубрике
Дождь - это небольшие капельки воды. Они могут быть совсем мелкие - менее 0,5 мм, а могут быть более крупными, достигающими 6-7 мм. Дождь - это атмосферные осадки, которые могут выпадать с весеннего по осенний период. Зимой дождь может идти в редких случаях.
Ученые проводили исследования и подразделили осадки на три вида. К ним относятся: ливневые, обложные и моросящие дожди.
Дожди могут иметь различные качества: они могут быть теплыми и холодными, долгожданными и надоевшими, кратковременными и затянувшимися.
Дожди могут быть с градом, с грозой, со снегом. А еще дождь может быть экзотический, слепой, грибной, ледяной, радиоактивный, кислотный, и даже звёздный.
Моросящий дождь, морось - под этим дождем промокнуть невозможно. Но сырость, которая висит в воздухе, очень ощущается. Моросящий дождь - дождик с частыми и очень мелкими капельками. Подобный дождь практически не заметен, заметны лишь маленькие капельки, которые, попав в лужи, вообще не образуют кругов. Из-за моросящих дождей может ухудшиться видимость и стать очень туманно.
Ливневый дождь, дождь с градом и грозой
- когда холодному воздуху навстречу пришли теплые воздушные массы. А также одной из причин может быть сильная жара.
Ливневый дождь начинается совсем внезапно, и точно так же внезапно заканчивается. Он длится недолго, но может быть очень сильным.
Грозовые дожди в основном бывают ливневыми, начинаются они внезапно, а сопровождаются сильнейшим ветром, сверкающей молнией и громом.
Тропические ливни - могут продолжаться целыми часами. В этот период на землю выливается невероятно огромная масса воды. Часто случается, что ливневые дожди становятся причинами наводнений.
Слепой или грибной дождь - происходит летом. Во время грибного дождя на небе ярко светит солнце, поэтому после завершения такого дождя обязательно на небе появляется радуга. А также после этого дождя очень хорошо растут грибы.
Обложные или затяжные дожди - дождь, который может идти несколько часов и даже несколько дней подряд.
Ледяной дождь - ледяные шарики, которые разбиваются о землю, а затем вытекающая вода очень быстро замерзает. Ледяной дождь идет при очень низкой температуре - от 0 градусов до минус 10.
Кислотные и радиоактивные дожди - дожди, содержащие различные кислоты и токсичные вещества. Эти вещества могут попадать в атмосферу от вредных автомобильных выхлопов или промышленных предприятий. Радиоактивные дожди - большая опасность для людей, потому что повышается радиационный фон, а это может привести к генетическим мутациям или заболеваниям различных внутренних органов, онкологии, а также к поражению кожных покровов.
Экзотические дожди
- необычные и чудесные дожди. Они обрушивают на поверхность земли вместе с водой различные предметы, это могут быть: плоды, монеты, рыбы, зерно, медузы и т.д.
Иногда капли дождя бывают голубого, красного цвета.
Звёздные и метеоритные дожди - звездопад, то есть метеорные тела, влетающие в атмосферу Земли и развивающие скорость на десятки км/сек.
Образование дождя напрямую связано с одним из ключевых природных механизмов нашей планеты – круговоротом воды. На Земле есть множество рек, морей и океанов, вода в которых имеет свойство испаряться.
Происходит это под воздействием солнечных лучей: Солнце нагревает поверхность воды, и большие капли, из которых она состоит, превращаются в крохотные, образующие легкий пар. Он поднимается вверх и попадает в атмосферу. В зависимости от температуры воздуха, в атмосфере удерживается определенное количество влаги.
Постепенно она конденсируется, и в небе образуются облака. Далеко не все из них становятся дождевыми, но рано или поздно накопившаяся вода в парообразном или в капельном виде снова попадает в водоемы и на сушу, откуда либо проникает под землю и дальше снова попадает в водоемы в виде грунтовых вод, либо снова испаряется с поверхности.
Что происходит внутри облака?
Влага в облаках способна перемещаться на огромные расстояния – ее поддерживают восходящие потоки воздуха. На землю капли воды попадают только после того, как становятся достаточно крупными и тяжелыми. Внутри облака продолжается процесс конденсации пара: на мельчайшие капли воды оседают частички пара из воздуха.
Капли внутри облака двигаются в разных направлениях, сталкиваются друг с другом и соединяются между собой. Но облака – это не только скопления большого числа капель воды, это еще и масса мельчайших ледяных кристалликов. Если в облаке есть только водяные капли, их укрупнение происходит очень медленно – в одной капле дождя содержится около миллиона таких мельчайших капелек пара.
А если облако смешанное, то водяные капли находятся в нижней его части. А в верхней, в области более холодного воздуха, в облаке концентрируются те самые кристаллики льда. Дождь в таком облаке образуется довольно быстро. А иногда случается, что теплый воздух летом поднимается вверх очень быстро, и на большой высоте, под воздействием отрицательной температуры, капли массово превращаются в кусочки льда и выпадают на землю в виде града, не успевая растаять.
После того как начинает идти дождь, новые потоки влажного воздуха пополняют дождевое облако, и так продолжается до тех пор, пока поток влаги не ослабнет. Летом в каждом кубическом километре дождевого облака может содержаться около тысячи тонн воды. Самые крупные дождевые облака, из которых прольются настоящие ливни, образуются в жаркие дни, когда от поверхности земли в воздух поднимается большое количество испаряющейся влаги.
Облако растет, увеличивается в размерах и постепенно его верхушка достигает холодных слоев воздуха. Примерно на высоте восьми тысяч метров над землей температура воздуха может составлять до минус тридцати градусов. Именно при таком сильном холоде капли пара кристаллизуются в лед.
Часто при виде темной тучи мы думаем, что сейчас . Но самые мрачные серые тучи могут пройти мимо, не пролив ни капли влаги. Верный признак того, что облако действительно грозовое – его иссиня-свинцовый оттенок.
Где на Земле дожди идут чаще?
Частота и интенсивность дождей в разных частях планеты зависит от поясов атмосферного давления. В районе экватора воздух постоянно нагрет, здесь царит область низкого давления, и теплый воздух, поднимаясь вверх, регулярно охлаждается.
Именно поэтому в области экватора постоянно образуются огромные дождевые облака и идут обильные дожди. Так происходит и в других районах планеты, где климат обусловлен областями низкого давления атмосферы. Важна и температура воздуха: чем она выше, тем чаще будут в этом месте идти дожди.
Там, где господствуют пояса высокого давления, царят нисходящие воздушные потоки. Прохладный воздух, опускаясь к поверхности земли, нагревается и становится не так насыщен влагой. В широтах 25-30 градусов дожди идут редко, а у полюсов осадков почти не бывает.
Коэффициент увлажнения и наблюдения за осадками
Уровень влажности на той или иной территории принято определять при помощи коэффициента увлажнения. Он высчитывается делением годового количества осадков на испаряемость за это же время. Чем коэффициент увлажнения ниже, тем суше климат.
При условии, что годовое количество осадков примерно равно испаряемости, коэффициент увлажнения близок к единице. Такая картина наблюдается в лесостепях и степях. Если коэффициент больше единицы, то территория характеризуется как область с избыточным увлажнением. Если коэффициент не превышает значения 0,3, территория характеризуется как область со скудным увлажнением – к таким областям относятся пустыни.
Ученые, ведущие наблюдения за климатом, измеряют количество осадков в той или иной части планеты. Специалисты зафиксировали абсолютный минимум осадков – такая ситуация складывается в Ливийской пустыне и пустыне Атакама, где выпадает меньше 50 миллиметров осадков в году.
Абсолютный максимум приходится на тихоокеанский регион (Гавайи) и индийский Черапунджи, где каждый год выпадает больше 11 с половиной тысяч миллиметров дождей.