Як утворюються хмари? Види хмар та їх характеристика

У нашій атмосфері серед інших газових компонентів постійно присутня також і водяна пара (H₂O). Поблизу земної поверхні вміст водяної пари у повітрі становить у середньому від 0,2% за обсягом у високих широтах до 2,5% у тропіках. Зі збільшенням висоти її внесок у загальний газовий склад різко знижується. У звичайних умовах (при нормальному атмосферному тиску і стабільному стані повітря) водяна пара далека від стану насичення (граничного рівня, при якому повітря може вмістити певну кількість водяної пари). Однак є два механізми, за допомогою якого водяна пара у вигляді газу може сконденсуватися в рідину. Перший спосіб – зменшити тиск, а другий – охолодити повітря до так званої точки роси (коли починається конденсація). Саме в нашій атмосфері зазвичай реалізуються одночасно ці два способи.

Якщо величезна порція повітря піднімається вгору (зазвичай у межах атмосферних фронтів, циклонів і на лініях конвергенції), то вона адіабатично охолоджується. В результаті, тиск і температура істотно падає. На певній висоті ці показники досягають граничного рівня та починається конденсація. Внаслідок цього, водяна пара конденсується, і ми бачимо хмару. По своїй природі хмара – це сукупність дрібних крапельок води у певному обсязі повітря. Але хмари не простягаються до верхньої межі атмосфери, а обмежені зазвичай деяким рівнем, вище за який умови для подальшої конденсації несприятливі. Тому практично всі хмари, які ми спостерігаємо по всій планеті, формуються в середньому на висотах приблизно від 100 метрів до 16 – 18 км (у нижньому шарі атмосфери – тропосфері). Винятками є лише два рідкісні типи хмар: перламутрові хмари та сріблясті хмари. Перші виникають у стратосфері приполярних регіонів, на висоті близько 22 – 25 км, а сріблясті у мезосфері, на висотах близько 75 – 78 км у літню пору року.

Ми ж детальніше зупинимося саме на тропосферних хмарах, які безпосередньо формують погоду та є джерелом різних атмосферних явищ. Залежно від висоти утворення всі хмари прийнято класифікувати на нижній, середній, верхній ярус і хмари вертикального розвитку. Відповідно до загальноприйнятої міжнародної класифікації, виділяють 10 основних форм хмар:

• Пір’ясті (Ci) – найвищі хмари, які складаються з льодяних кристалів. Мають вигляд тонких білих ниток, іноді хаотично переплутані. Опадів із них не випадає, а в променях сонячного та місячного світла можуть породжувати таке оптичне явище, як гало.
• Пір’ясто-купчасті (Cc) – також належать до хмар верхнього ярусу. Вони складаються з кристалів льоду впереміш із дрібними крапельками переохолодженої води. Опади з них також не випадають.
• Пір’ясто-шаруваті (Cs), мають вигляд напівпрозорого покривала сірого або білого кольору, через яке просвічує Сонце або Місяць. Часто є провісниками теплого фронту та наближення циклону.
• Високо-купчасті (Ac) – відносяться до хмар середнього ярусу і розташовуються на висоті зазвичай близько 4 – 5 км. Складаються з дрібних крапельок води і часто мають форму дрібних барашиків або плиточок різної форми з просвітами чистого неба. Опади з таких хмар зазвичай не випадають.
• Високо-шаруваті (As) - схожі на пір’ясто-шаруваті, але мають більшу щільність. Іноді з них може випадати дрібний сніг або окремі краплі дощу.
• Шарувато-купчасті (Sc) – відносяться до нижнього ярусу та складаються з водяних крапельок. Мають об'ємну текстуру, часто виникають грядами, смугами або повністю вкривають небо щільним шаром, через яке не просвічує сонце.
• Шарувато-дощові (Ns) – щільні хмари, з яких випадають опади. Є невід'ємною частиною системи хмар теплого фронту та фронту оклюзії.
• Шаруваті (St) – найнижчі хмари, які іноді переходять у туман біля земної поверхні. Є типовими для холодного півріччя. З них часто випадає мряка та снігові зерна.
• Купчасті (Cu) – хмари вертикального розвитку, що за своєю формою нагадують білі баранчики, вату та розкидані хаотично по небу. Найчастіше зустрічаються влітку.
• Купчасто-дощові (Cb) – сильно розвинені по вертикалі хмари з масивною темною основою, з яких йдуть зливи у супроводі грози, іноді граду та шквалистого посилення вітру.

Крім перелічених основних форм, існує також десятки видів та різновидів. Окремо виділяють такі види як лентикулярні хмари, вим'яподібні та смуги падіння (virga). Як бачимо, сімейство хмар дуже різноманітне і одні з них зустрічаються частіше влітку, а інші взимку та восени.