Chmury i aerozole

Dowiedz się więcej!

Cechy charakterystyczne poszczególnych rodzajów chmur

W części "Podstawy" omówiliśmy różne rodzaje chmur. Chmury można zaklasyfikować do 4 grup w zależności od wysokości, na której znajduje się podstawa chmury oraz na podstawie miąższości chmury. Przyjrzyjmy się dokładniej cechom charakterystycznym poszczególnych rodzajów chmur.

Chmury i opady atmosferyczne

Troposfera (najniższa warstwa atmosfery, gdzie mają miejsce procesy życiowe na Ziemi) może być podzielona na trzy poziomy: niski, średni i wysoki. Ich wysokość ponad ziemią zależy od szerokości geograficznej. W Europie podstawa chmur niskich znajduje się na wysokości do 2 km, chmury piętra średniego występują na około 6 km, a wysokiego na 12 km.

1. Rodzaje chmur występujących w troposferze. St: Stratus, Sc: Stratocumulus, Nb: Nimbostratus; Ac: Altocumulus, As: Altostratus; Ci: Cirrus, Cs: Cirrostratus, Cc: Cirrocumulus; Cu: Cumulus, Cb: Cumulonimbus.
autor: J. Gourdeau.
Proszę kliknąć na rycinę aby zobaczyć ją w powiększeniu! (75 K).

Niektóre chmury dają opad atmosferyczny, inne - nie. Mżyć może tylko z chmury Stratus, a tylko chmura Cumulonimbus może powodować wystąpienie gradu. Chmury piętra wysokiego oraz Altocumulus nie dają opadów.
Tabela po prawej stronie zawiera zestawienie opadów związanych z występowaniem danego rodzaju chmur.

	As	Ns	Sc	St	Cu	Cb
Deszcz	a	a	a		a	a
Mżawka				a
Śnieg	a	a	a			a
Grad						a

Chmury piętra wysokiego: kryształki lodu

Chmury występujące najwyżej, np. Cirrus, są zbudowane raczej z maleńkich kryształków lodu niż z kropelek wody. Typowy mały płatek  śniegu może zawierać od 10¹⁶ do 10¹⁸ cząsteczek wody. Chociaż nie ma dwu takich samych płatków śniegu, to wyróżnia się kilka podstawowych ich typów. Kształt krysztalków lodu i płatków śniegu zależy głównie od temperatury, co pokazuje ryc. 2.

Płatki śniegu składają się z kryształków lodu. Tak długo jak nie trafią w warstwę powietrza dostatecznie ciepłą aby spowodować ich topienie się, pozostają nienaruszone i opadają na ziemię. Choć chmury piętra wysokiego składają się tylko z kryształków lodu to nigdy nie wywołują opadu śniegu bo ich kryształki są zbyt małe aby opadać w dół.
Największy zanotowany dotąd dobowy opad śniegu wyniósł 192 cm i wystąpił w Silver Lake (stan Kolorado, USA) 15 kwietnia 1921 roku!

Chmury piętra niskiego: Stratus, Stratocumulus i Nimbostratus... i mgła

Chmury piętra niskiego tworzą się wskutek kondensacji pary wodnej i powstawania wodnych kropel chmurowych. Chmury Stratus tworzą warstwę w pobliżu ziemi, zwykle o miąższości tylko kilkuset metrów. Tylko ze Stratusa mży, czyli na ziemię spadają krople wody o średnicy do 0,5 mm. Opadają tak wolno, że wydaje się, że pozostają zawieszone w powietrzu.

Cumulonimbus i burze

Latem wskutek dużej dostawy energii słonecznej, niższe warstwy atmosfery stają się ciepłe i wilgotne. Górne warstwy atmosfery pozostają natomiast chłodne. Atmosfera znajduje się w tzw. stanie równowagi chwiejnej. Konwekcja powoduje przemieszczanie powietrza ku górze, gdzie następuje kondensacja i tworzenie się kropel wody. Uwalniane jest przy tym ciepło utajone, co dodatkowo wzmaga konwekcję. Może się wtedy utworzyć wysoko wypiętrzony Cumulonimbus - w ciągu 30 minut może on sięgnąć 15 km wysokości i wynieść ku górze miliony ton wody.

Mechanizm błyskawicy nie jest do końca poznany. Krople wody, kryształki lodu i gradziny wewnątrz chmury Cumulonimbus zderzają się wskutek silnych pionowych prądów powietrza. Tarcie wytwarza pole elektryczne. Górna część chmury jest naładowana dodatnio, zaś dolna - ujemnie.  Ziemia ma ładunek dodatni. Różnice te narastają aż do wystąpienia wyładowania atmosferycznego. Ilość energii zgromadzona w chmurze Cumulonimbus jest tak duża, że można ją przyrównać do mocy małej bomby atomowej.

Błyskawica przemieszczająca się z prędkością 40 000 km na sekundę może wytworzyć energię rzędu 100 milionów woltów, a temperatura powietrza wzrasta do 30 000°C. To właśnie tak wysoka temperatura sprawia, że powietrze gwałtownie rozszerza się (podobnie jak popcorn) i wytwarzają się fale dźwiękowe, czyli grzmot.

O tej stronie:

Autor: J. Gourdeau, LAMP Clermont-Ferrand, Francja
Recenzent: Prof. Jean-François Gayet, LaMP CNRS, Francja
Ostatnia aktualizacja: 2004-04-22
Tłumaczenie na język polski: Dr Anita Bokwa, Uniwersytet Jagielloński, Kraków