Хмари, основні процеси їх утворення. Фазовий стан та водність хмар

Хмарою називають скопичення продуктів конденсації, що формуються на деякій висоті над земною поверхнею. Складаються хмари з дрібних крапель і кристалів.

Розміри елементів хмарності на початковій стадії не перевищують 5-20 мкм. Вони можуть збільшуватися в розмірі до 50 мкм - це той рубіж, що відділяє хмари від опадів.

Вся сукупність хмар за генетичною ознакою поділяється на:

1. Хвилеподібні хмари. Значно поширені по горизонталі, мають вигляд окремих валів чи пасом. Утворюються внаслідок хвильових рухів потоків повітря та в конвективних осередках. Найчастіше такі хмари утворюються під нижньою межею шару інверсії.

2. Шаруваті хмари. Мають вигляд суцільного покриву. Їх горизонтальна протяжність завжди більша за вертикальну. Причина їх утворення - повільний висхідний рух повітря. Найчастіше це відбувається в межах фронтальних поверхонь. Шаруваті хмари можуть утворюватися внаслідок турбулентного перемішування і концентрування під нижньою межею інверсії, що викликана турбулентністю.

За фазовим станом хмари поділяються на:

1. Водяні або крапельні. Утворюються при додатніх і від'ємних температурах до -8 °C. Складені або краплями одного розміру, або краплями різних розмірів.

2. Змішаного фазового стану. Температури утворення: -8...-25°C. Складені переохолодженими краплями та кристалами льоду. Це хмари середнього ярусу - As, Ns, Cn.

3. Льодяні, або кристалічні (температура утворення нижча -25°C). Складаються виключно з кристалів льоду.

Водністю хмар називають масу крапель води і кристалів льоду в одиничному об'ємі хмари. Хоча в одиниці об'єму хмарного повітря міститься значна кількість крапель або кристалів, елементи ці настільки малі, що маса води в рідкому стані в хмарах незначна. У водяних хмарах в 1 м.куб. хмари міститься від 0,01 до 3 г води. В кристалічних хмарах водність значно менша - соті і тисячні долі грама в 1 м.куб. Це зрозуміло, так як абсолютна вологість і 1 м.куб. повітря дорівнює грамам, а в більш високих шарах (при більш низьких температурах) - декільком долям грама. При конденсації не вся водяна пара, яка є в повітрі, переходить у рідкий стан, а лише її частина. Тому водність хмар є ще меншою, ніж абсолютна вологість повітря.