Как образуются осадки

В облаках содержится атмосферная вода, которая выпадает на землю в виде осадков — дождевых капель, снежинок или градин.

В тропосфере, нижнем слое атмосферы, содержатся огромные запасы воды – в виде пара, мелких капель или кристаллов льда. Такого количества хватило бы, чтобы покрыть всю планету слоем толщиной один метр, если бы, конечно, вся эта вода могла разом выпасть на землю, чего не бывает. Лишь слоистые и кучевые облака способны возвращать воду в виде дождя, снега и града. Немного воды выпадает также с росой и инеем.

От мельчайших капелек до дождя

Влага содержится в облаках в виде крошечных кристалликов льда или капелек воды. Пока эти частицы малы, они могут оставаться во взвешенном состоянии, паря в восходящих потоках воздуха. Когда таких частиц становится очень много, они соединяются в более крупные. Капли, образовавшиеся из миллионов мельчайших капелек, оказываются уже достаточно тяжелыми, чтобы упасть на землю. Так в теплых широтах возникает дождь.

В умеренной зоне образованию дождевых капель обычно предшествует появление снежинок. В верхних слоях облаков температура почти всегда ниже нуля, поэтому вода здесь конденсируется в виде кристалликов льда. Когда их становится много, они слипаются, образуя снежинки. Опускаясь к земле, снежинки попадают во все более теплые слои воздуха. Если они оказываются в слое с температурой выше нуля прежде, чем достигают поверхности земли, то тают, превращаются в капли воды и выпадают в виде дождя.

26 000 литров на квадратный метр

Если атмосфера относительно однородна и восходящие потоки воздуха слабы, взвешенные в воздухе капельки или кристаллики воды не достигают больших размеров. Тогда может долго идти моросящий дождь, капли которого меньше 0,5 мм в диаметре. Обычно такой дождь образуется в плотных слоистых облаках, покрывающих большие территории.

При неустойчивой погоде с сильными ветрами нередко формируются кучевые облака большого вертикального развития, внутри которых происходит активное конвективное движение воздуха, способствующее образованию крупных капель. Возникающие при этом локальные проливные дожди обычно длятся недолго. Трение воздуха ограничивает скорость падения (не более 8 м/с) и размер капель. Капли диаметром 6 мм дробятся на более мелкие.

Самые большие кучево-дождевые облака могут проливать тысячи тонн воды в секунду на площади в десятки квадратных километров. В 1952 г. на одном участке острова Реюньон в Индийском океане за день выпало 1872 литра на 1 м2 – почти вдвое больше, чем в Париже за целый год. Но даже это еще не рекорд. В 1860-1861 гт. дождемеры (установки для измерения осадков) зафиксировали 12 исключительно влажных месяцев в одном из районов Индии: это был настоящий потоп, когда выпало более 26 000 литров воды на 1 м2.

Наводнения

Внезапные наводнения, или ливневые паводки, происходят после сильных дождей, когда реки не успевают уносить поступающую в них воду и выходят из берегов. Кроме того, резко увеличивается скорость течения, и неторопливые реки нередко становятся бурными. Такие наводнения возникают обычно в горах, предгорьях, ущельях, на густо застроенных склонах. Иногда они развиваются за несколько часов.

Мощные ливневые паводки часто несут с собой большие объемы вымытой со склонов почвы, камни, ветви, целые деревья. Они разрушают мосты и дома и нередко приводят к гибели людей. На равнинах разливы рек вызывают не такие быстрые наводнения. Обычно вода поднимается постепенно, несколько дней, – весной после таяния снегов или осенью после обильных дождей. В ходе весенних половодий и осенних паводков реки широко разливаются, покрывая водой значительные площади. Масштабы затопления возрастают из-за подъема грунтовых вод, искусственных или естественных препятствий, расположенных ниже по течению и замедляющих движение воды. Рубка лесов, заграждения вокруг возделываемых земель, строительство домов и дорог — все это может препятствовать стоку. В результате меньше воды уходит под землю, и реки переполняются сильнее. В устьевых областях морские приливы также могут задерживать сток речной воды и усиливать наводнения. Наводнения, вызываемые тайфунами в устье Ганга, приводят к страшным бедствиям в Бангладеш. Так, в 1991 г. из-за подъема воды в стране погибло около 150 тыс. людей. В Китае за последние 3500 лет было отмечено почти 1500 сильных наводнений на реке Хуанхэ, ставших причиной гибели миллионов людей.

Гигантские градины

Если кристаллики льда, формирующиеся в облаках, не все успевают растаять до конца, пока летят к земле, идет снег с дождем. Если падающие кристаллики попадают в теплый облачный слой, где много мельчайших капель воды, то образуется снежная крупа.

В облаках с большим вертикальным контрастом температур развиваются сильные восходящие и нисходящие потоки воздуха. В результате кристаллики многократно то опускаются в теплую зону облака, где на них оседают новые капельки воды, то вновь поднимаются в холодную, где осевшая вода замерзает. Так слой за слоем образуются градины. Когда эти ледяные шарики становятся настолько тяжелыми, что восходящие потоки воздуха больше не могут их удерживать, градины падают на землю. Обычно их диаметр от 0,5 до 5 см. Но встречались и огромные экземпляры — почти 20 см в диаметре. Подобно пушечным ядрам, они летели вниз со скоростью около 40 м/с. Если не только в верхних слоях облака, но и на всем пути осадков до земли температура ниже нуля, выпадает снег. Снежинки могут достигать нескольких сантиметров в диаметре.