Всегда находящиеся на верхнем ярусе перистые облака состоят из кристалликов льда. Содержат кристаллы льда верхние участки всех кучево-дождевых и большинства слоисто-дождевых облаков. Остальная часть этих и большинства других облаков состоит из мельчайших жидких капелек.
В атмосфере всегда присутствуют мелкие твердые частички, имеющие различное происхождение. В первую очередь, это могут быть мельчайшие осколки горных пород, поднимаемые ветром с поверхности Земли и увлекаемые воздушными течениями. Вулканические извержения сопровождаются выбросом в атмосферу значительных количеств мельчайшей пыли, достигающей высот стратосферы и вызывающей помутнение атмосферы. Воздушные течения быстро распространяют такие выбросы по всей атмосфере, и они могут существовать в течение года и более, оказывая заметное влияние на ряд процессов в атмосфере.
Известную роль в загрязнении атмосферы играют лесные и степные пожары, а также выбросы промышленных предприятий. В верхних слоях атмосферы присутствует пыль космического происхождения. Наконец, взвешенная в атмосфере пыль может представлять собой остатки растительных и животных организмов, споры растений, бактерии и т.п. В чистом воздухе преобладают частицы с размерами 0.5-1 мкм, но иногда встречаются и крупные частицы с размерами до 20 мкм.
Некоторые из присутствующих в атмосфере частиц, прежде всего, частички солей, обладают гигроскопичностью, а потому являются ядрами конденсации водяного пара и дают начало водяным капелькам в слабо перенасыщенном паром или даже ненасыщенном воздухе. Другие пылинки могут давать начало образования капель лишь при значительном перенасыщении воздуха[16]. Число ядер конденсации в воздухе колеблется в пределах от нескольких сотен в кубическом сантиметре на горах до нескольких сотен тысяч в городах. Поскольку ядра конденсации постоянно вымываются из атмосферы с осадками, существуют постоянные источники поступления ядер в атмосферу, и процессы поступления и вымывания ядер конденсации находятся в приблизительном равновесии.
Капельки облаков и туманов часто находятся в атмосфере в переохлажденном состоянии. Переохлаждение до температур порядка -10 оС является обычным состоянием воды в атмосфере; только при более низких температурах часть капелек замерзает. Таким образом, вода и лед часто соседствуют друг с другом. При отрицательных температурах упругость насыщения по отношению к ледяным кристаллам меньше, чем по отношению к переохлажденным каплям. Другими словами, водяной пар по отношению к ледяным кристалликам может быть уже перенасыщенным, в то время как по отношению к каплям воды он может быть еще ненасыщенным. Эта особенность способствует испарению капель и сублимации пара на ледяных кристаллах. Различие в упругости насыщения над водой и льдом обязано бóльшим силам сцепления молекул воды во льду.
На самом деле облака состоят из весьма малых капель. Их радиус во всех типах жидко-капельных облаков колеблется в пределах 5-10 мкм. Капель с большими размерами обычно очень мало. Поэтому для образования дождевой капли радиусом 1 мм требуется около миллиона обычных облачных капель.
Скорость падения капель под действием силы тяжести сильно зависит от радиуса из-за влияния трения о воздух. Капля радиусом 5 мкм при отсутствии вертикальных движений воздуха падает со скоростью около 12 метров в час. Понадобится более суток, чтобы из облака на высоте 300м такой капле достичь поверхности Земли. Скорее всего она испарится в ненасыщенном воздухе под облаком. В то же время капля радиусом 1 мм упадет с такой же высоты менее чем за минуту.
Дождь представляет собой осадки с размером капель, превышающих 0.5 мм. Наблюдения показывают, что капли размером более 8 мм не встречаются: во время падения большие капли сплющиваются и разрушаются на более мелкие.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.