Согласно условию задачи, =0,9.

Чтобы вычислить 0,9, представим: 0,9=(1-0,1) и воспользуемся приближенным соотношением: (1 - аУ= = 1 - ра, справедливым, когда а-С1. В результате находим:

0,9= 1-0.1 - - =1-0,03. после чего

выражение (4.5) преобразуется к виду 5 0.03MRTi

(4.6)

Подставляя (4.6) в (4.4). находим Г,-Г2= =0,03 Г,. Так как Г1=300 К. то отсюда следует, что Г, - Г2=9 К. Итак, за счет адиабатного расширения воздух при подъеме на 1 км охлаждается на 9 градусов.

Как образуются облака. Процесс образования облака начинается с того, что некоторая масса достаточно влажного воздуха поднимается вверх. По мере подъема будет происходить расширение воздуха. Это расширение можно считать адиабатным, так как воздух поднимается относительно быстро, и при достаточно боль-

шом его объеме (а в образовании облака принимает участие действительно большой объем воздуха) теплообмен между рассматриваемым воздухом и окружающей средой за время подъема попросту не успевает произойти.

Как мы уже знаем, при адиабатном расширении газа его температура понижается. Значит, поднимающийся вверх влажный воздух будет охлаждаться. Когда температура охлаждающегося воздуха понизится до точки росы, станет возможным процесс конденсации пара, содержащегося в воздухе. При наличии в атмосфере достаточного количества ядер конденсации этот процесс действительно начинается. Если ядер конденсации в атмосфере мало, конденсация начинается не при температуре, равной точке росы, а при более низких температурах (напомним замечания, касавшиеся образования тумана,- см. предыдущую главу).

Итак, достигнув некоторой высоты Н, поднимающийся влажный воздух охладится (в результате

адиабатного расширения) настолько, что начнется конденсация водяных паров. Высота Н есть нижняя граница формирующегося облака (рис. 4.4,а). Продолжающий поступать снизу воздух проходит сквозь эту границу, и процесс конденсации паров будет происходить уже выше указанной границы - облако начнет развиваться в высоту (рис. 4.4,6). Вертикальное развитие облака прекратится тогда, когда воздух перестанет подниматься; при этом сформируется верхняя граница облака (рис. 4.4,в).

Теперь рассмотрим, что же заставляет воздух подниматься вверх. Во-первых, подъем воздушных масс может происходить вследствие конвекции - когда в жаркий день солнечные лучи сильно прогреют земную поверхность и она передаст теплоту приземным слоям воздуха (рис. 4.5,а). В этом случае говорят об облаках конвекционного происхождения. Кучевые облака имеют чаще всего именно такое происхождение.

Во-вторых, дующий по горизонтальному направлению, вдоль

поверхности земли ветер может встретить на своем пути горы или иные природные возвышения. Обтекая их, ветер переместит вверх воздушные массы (рис. 4.5,6). Образующиеся в данном случае облака называют облаками орографического происхождения. Такое происхождение могут иметь слоистые и слоисто-дождевые облака.

В третьих, облака образуются на теплых и холодных фронтах. Если массы теплого воздуха, перемещаясь в горизонтальном направлении, теснят холодный воздух, возникает так называемый теплый фронт. Если же наступающий холодный воздух движется быстрее отступающего теплого, то говорят о холодном фронте. Теплый фронт изображен схематически на рисунке 4.6,а, где красными стрелками показаны перемещения теплого воздуха, а синими - холодного. Вблизи границы между теплой и холодной воздушными массами возникают восходящие потоки воздуха (как теплого, так и холодного). В результате могут образоваться облака гори-

Высококучевые облака

Высококучевые облака

(Нучеео-дождевое J облако

ТЕПЛЫЙ ,yCy\ .S\

воздух гХ > J у

у/олодны/ г г J / Воздух \

зонтального развития всех ярусов - слоисто-дождевые, высококучевые, перистые. На рисунке 4.6,6 показан холодный фронт. Здесь образуются восходящие потоки только теплого воздуха. При этом формируются, как и на теплом фронте, облака всех ярусов. Итак, на теплом фронте наступающий теплый воздух как бы наваливается на стелющийся понизу холодный воздух и по нему поднимается вверх. На холодном же фронте наступающий холодный воздух проникает под теплый воздух и как бы приподнимает его.

В-четвертых, вертикальные перемещения воздушных масс могут быть связаны с циклонической деятельностью, которая, в свою очередь, связана с взаимодействием теплых и холодных фронтов. Циклоны и антициклоны представляют собой мощные атмосферные вихри диаметром до нескольких тысяч километров и высотой 10...20 км. Вблизи поверхности земли ветры направляются от периферии к центру циклона, поскольку в центре циклона дав-

ТЕПЛЫЙ

холеГдныйХ воздух

воздух

ление воздуха меньше, чем на его периферии. В Северном полушарии ветры закручиваются к центру циклона против часовой стрелки, а в Южном - ло часовой стрелке. На рисунке 4.7,а изображены изобары циклона у поверхности земли; стрелками показано направление ветров (для Северного полушария). Стекающиеся к центру циклона воздушные массы устремляются затем вертикально вверх (рис. 4.7,6). Это приводит к образованию мощных слоистых и слоисто-дождевых облаков, выпадают осадки. В верхней тропосфере возникают горизонтальные ветры, направленные по спирали от центра циклона; они выносят к его периферии воздушные массы, захваченные циклоном. Зарождение или приход уже сформировавшегося циклона всегда приводит к значительному ухудшению погоды, сопровождается длительными дождями.

Приближение центральной области циклона мы чувствуем по понижению атмосферного давления. Мы говорим: Давление упа-