Chmura

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Ujednoznacznienie Ten artykuł dotyczy zjawiska atmosferycznego. Zobacz też: inne znaczenia.
Wolkenstockwerke.png Cirr-
Alto- et al.
Strat- et al.

Chmury – obserwowane w atmosferze skupiska kondensatów substancji występującej w postaci pary. W atmosferze ziemskiej jest to para wodna[1]. Ochładzanie zmniejsza zdolność powietrza do zatrzymywania pary wodnej. Ochładzanie do temperatury punktu rosy powoduje nasycenie pary wodnej (saturację), dalsze ochładzanie wywołuje przesycenie i kondensację. Kondensacja i parowanie (w przypadku chmur wodnych) oraz depozycja i sublimacja (w przypadku chmur lodowych) zachodzą w atmosferze na chmurowych lub lodowych jądrach (zarodkach) nukleacji.

Fizyka chmur[edytuj | edytuj kod]

Typy chmur

Chmury będące obiektami badania fizyki chmur to zbiorowiska unoszących się w powietrzu cząstek w postaci kropelek wody lub kryształków lodu albo ich mieszaniny.

Fizykę chmur można podzielić na trzy działy, w zależności od sposobu podejścia do obiektu badań. Są to: mikrofizyka chmur, makrofizyka chmur[2] i fizyka układów chmurowych. Do fizyki chmur włącza się też fizykę opadów, tj. cząstek (kropli wody lub bryłek lodu) tak dużych, że nie można zaniedbać ich, następującego pod wpływem siły ciężkości, ruchu względem powietrza. Mikrofizyka chmur jest fizyką pojedynczej cząstki chmurowej lub dyskretnego zbioru takich indywidualnych cząstek w ich wzajemnym oddziaływaniu. Makrofizyka chmur traktuje chmurę jako ośrodek ciągły (taki jak gaz lub ciecz, abstrahując od jej mikrostruktury kropelkowej lub kryształkowej), charakteryzowany przez zmienne zależne od punktu w przestrzeni i czasie. Realną interpretacją punktu w przestrzeni i czasie jest, tak jak w klasycznej teorii ośrodków ciągłych, pewna skończona objętość przestrzenna i skończony przedział czasu, których kształt i wielkość zależy od przyjętej skali opisu. W ujęciu makrofizycznym chmurę charakteryzuje, poza ogólnofizycznymi wielkościami, takimi jak temperatura, ciśnienie, prędkość ruchu itp., wielkość zwana wodnością określająca masę ciekłej wody zawartej w jednostce objętości powietrza. Pojęcie wodności można też odnosić tylko do określonej frakcji wody chmurowej lub opadowej. Przez wodę chmurową rozumiemy tę część zawartej w chmurze wody, dla której można zaniedbać jej ruch względem powietrza i traktować jako swego rodzaju składnik gazowy, w odróżnieniu od wody opadowej, która może się względem powietrza przemieszczać pod działaniem grawitacji. W odniesieniu do chmur lodowych lub mieszanych można by mówić o lodności, ale termin ten nie jest w polskim języku przyjęty. Poza szeroko rozumianymi fizycznymi własnościami chmury, makrofizyka chmur zajmuje się również morfologiczną strukturą różnych typów chmur oraz mechanizmami ich powstawania i ewolucji. Fizyka układów chmurowych zajmuje się zespołami indywidualnych chmur, tworzącymi się pod wpływem procesów meteorologicznych niezależnych od chmur lub jako wynik ich samoorganizacji. Zajmuje się takimi zjawiskami, jak widoczne na obrazach satelitarnych struktury falowe, pola komórek konwekcyjnych, ścieżki i grzędy chmur konwekcyjnych, mezoskalowe kompleksy konwekcyjne, układy chmur frontowych itp. Jest to więc dziedzina na pograniczu fizyki chmur i mezometeorologii lub ogólnie meteorologii dynamicznej. Obrazowo mówiąc, mikrofizyka chmur jest fizyką chmury widzianej przez mikroskop, makrofizyka – fizyką chmury oglądanej „nieuzbrojonym okiem” z powierzchni Ziemi lub pokładu samolotu, zaś fizyka układów chmurowych – fizyką chmur widzianych ze sztucznego satelity Ziemi lub na ekranie radaru.

Organizacja chmur i mgieł[edytuj | edytuj kod]

Rolki nisko leżącego stratusa zaobserwowane w Half Moon Bay w Kalifornii

Chmury lub mgły organizują się w specyficzne struktury takie jak otwarte i zamknięte komórki konwekcyjne, uliczki chmur, podłużne i poprzeczne rolki i inne, na skutek ruchu mas powietrza. Tego typu organizacja jest zazwyczaj obserwowana na zdjęciach satelitarnych lub lotniczych nad oceanami. Rodzaj organizacji zależy od wysokości warstwy granicznej, stabilności kolumny atmosferycznej, prędkości wiatru, pionowego profilu wiatru. Za organizację chmur i mgieł często odpowiedzialne są fale atmosferyczne. Zjawisko przypomina także komórki Bénarda obserwowane w warunkach laboratoryjnych.

Zjawiskami tymi zajmują się nie tylko meteorolodzy, ale także żeglarze klas olimpijskich[3][4], dla których oscylacje wiatru w skali kilku minut są istotne. Np. wiatr pulsujący związany jest z poprzecznymi rolkami chmurowymi, wiatr oscylujący związany jest z rolkami podłużnymi.

Podział chmur[edytuj | edytuj kod]

Chmury można podzielić na różne sposoby:

  • ze względu na wysokość występowania na:
    • chmury wysokie,
    • chmury średnie,
    • chmury niskie,
  • ze względu na kształt na:
    • chmury pierzaste,
    • chmury warstwowe,
    • chmury kłębiaste.
  • ze względu na budowę wewnętrzną:
  • ze względu na sposób powstania:

Typologia ta obejmuje chmury występujące w troposferze. Oprócz nich w regionach polarnych występują chmury położone w wyższych warstwach atmosfery. Na wysokości 15-25 km, w stratosferze występują polarne chmury stratosferyczne, do których zalicza się obłoki perłowe. Na wysokościach 75-85 km ponad powierzchnią ziemi, w mezosferze występują obłoki srebrzyste.

Lista rodzajów i wybranych gatunków chmur, z czterech rodzin (pięter)[edytuj | edytuj kod]

  • Wysokie
    • Cirrus.svg Cirrus — chmury pierzaste
    • Cirrostratus.svg Cirrostratus — chmura pierzasto-warstwowa
    • Cirrocumulus.svg Cirrocumulus — chmury pierzasto-kłębiaste, tzw. „baranki”, jeden z rodzajów chmur lodowych
  • Średnie
    • Altostratus.svg Altostratus — chmura średnia warstwowa, o mieszanym składzie
    • Altocumulus.svg Altocumulus — chmury średnie kłębiaste
      • Altocumulus lenticularis.svg Altocumulus lenticularis — chmura średnia kłębiasta soczewkowata (lub o kształcie wrzecionowatym), składająca się z przechłodzonej wody
  • Niskie
    • Stratocumulus.svg Stratocumulus — chmura kłębiasto-warstwowa — chmura piętra niskiego, zbudowana z kropelek wody
    • Stratus.svg Stratus, łac. 'rozciągnięty' — chmura warstwowa, w przypadku dużej grubości dająca gęstą, szarą okrywę, może obniżyć się do podłoża atmosfery jako mgła
  • Niskie z pewnymi cechami budowy pionowej
    • Nimbostratus.svg Nimbostratus — chmura deszczowa bądź śniegowa — dość ciemna, gęsta chmura o składzie mieszanym, o rozciągłości nieraz dziesiątków kilometrów
    • Clouds CL 1.svg Cumulus – chmura kłębiasta – chmura piętra niskiego z płaską podstawą, wypiętrzająca się w górę w wyniku ruchów konwekcyjnych
      • Cumulus fractus — chmura kłębiasta powstała w wyniku rozpadu innego cumulusa
      • Cumulus humilis — chmura kłębiasta pięknej pogody, gatunek o stosunkowo płaskiej górnej powierzchni, większej szerokości niż wysokości
      • Cumulus mediocris — chmura kłębiasta średniej wielkości z szarą podstawą, może powodować przelotne opady o niskiej intensywności
  • Niskie o wyraźnych cechach budowy pionowej
    • Clouds CL 2.svg Cumulus – chmura kłębiasta
      • Cumulus congestus — chmura kłębiasta wyraźnie wypiętrzona z szarą podstawą, może powodować przelotne opady o zwiększonej intensywności
    • Cumulonimbus.svg Cumulonimbus — chmura kłębiasto-deszczowa, która może przekształcić się w gatunek chmury burzowej, a wtedy posiada w górnej części kowadło (łac. incus), zbudowane z kryształków lodu

Znanych jest wiele rozmaitych odmian podstawowych rodzajów chmur. Odmiany te zostały skatalogowane w publikacji "Międzynarodowy atlas chmur" opublikowanej przez Światową Organizację Meteorologiczną. Pierwsza klasyfikacja chmur opublikowana została przez Luke'a Howarda w 1803.

Zestawienie informacji na temat podstawowych rodzajów chmur[edytuj | edytuj kod]

Nazwa międzynarodowa Skrót nazwy Polska nazwa rodzaju chmury Piętro występowania w troposferze Oznaczenie graficzne Przykład Główny budulec chmury Opady oraz zjawiska towarzyszące chmurze
Altocumulus Ac średnia kłębiasta średnie Altocumulus.svg Altocumulus02.jpg krople wody
Altostratus As średnia warstwowa średnie Altostratus.svg AltostratusClouds.jpg krople wody i kryształki lodu przy większej grubości chmur — opad drobnego deszczu lub śniegu
Cirrus Ci pierzasta wysokie Cirrus.svg CirrusField-color.jpg kryształki lodu
Cirrocumulus Cc pierzasto-kłębiasta, pierzasta kłębiasta wysokie Cirrocumulus.svg Cirrocumulus4 - NOAA.jpg kryształki lodu
Cirrostratus Cs pierzasto-warstwowa, pierzasta warstwowa wysokie Cirrostratus.svg Cs1.jpg kryształki lodu
Cumulus Cu kłębiasta niskie z pewnymi cechami budowy pionowej Clouds CL 1.svg lub Clouds CL 2.svg Cumulus 01.jpg krople wody te najwyżej rozbudowane pionowo dają małe lub umiarkowane opady deszczu
Cumulonimbus Cb kłębiasto-deszczowa, kłębiasta deszczowa niskie, średnie, wysokie[5] Cumulonimbus.svg Big Cumulonimbus.JPG krople wody (w dolnej części chmury) i kryształki lodu (w górnej części chmury) zwykle intensywne, czasami gwałtowne opady deszczu, śniegu, gradu; u gatunku capillatus opadom towarzyszą wyładowania elektryczne (burze)
Nimbostratus Ns warstwowo-deszczowa, warstwowa deszczowa niskie z pewnymi cechami budowy pionowej Nimbostratus.svg 2014 Nimbostratus.jpg krople wody i kryształki lodu ciągły opad deszczu lub śniegu
Stratus St warstwowa niskie Stratus.svg Sun through Stratus.JPG krople wody często mżawka lub śnieg ziarnisty
Stratocumulus Sc kłębiasto-warstwowa, kłębiasta warstwowa niskie Stratocumulus.svg Large Stratocumulus.JPG krople wody niekiedy niewielkie opady deszczu lub virga

Klasyfikacja chmur[edytuj | edytuj kod]

Rodzaj chmur Gatunki Odmiany Formy specjalne i zjawiska towarzyszące chmurze Przykład[6]
Cirrus fibratus
uncinus
spissatus
castellanus
floccus
intortus
radiatus
vertebratus
duplicatus
mammatus Cirrus fibratus
Cirrus fibratus vertebratus
Cirrocumulus stratiformis
lenticularis
castellanus
floccus
undulatus
lacunosus
virga
mammatus
Cirrocumulus stratiformis perlucidus
Cirrocumulus stratiformis
Cirrostratus fibratus
nebulosus
duplicatus
undulatus
Cirrostratus nebulosus undulatus
Cirrostratus nebulosus undulatus
Altocumulus stratiformis
lenticularis
castellanus
floccus
translucidus
perlucidus
opacus
duplicatus
undulatus
radiatus
lacunosus
virga
mammatus
Altocumulus
Altocumulus stratiformis perlucidus
Altostratus   translucidus
perlucidus
opacus
duplicatus
undulatus
radiatus
virga
praecipitatio
pannus
mammatus
Altostratus
Altostratus translucidus
Stratocumulus stratiformis
lenticularis
castellanus
translucidus
opacus
duplicatus
undulatus
radiatus
lacunosus
mammatus
virga
praecipitatio
Stratocumulus
Stratocumulus stratiformis perlucidus
Stratus nebulosus
fractus
opacus
translucidus
undulatus
praecipitatio Stratus
Stratus fractus zbliżony do nebulosus
Cumulus humilis
mediocris
congestus
fractus
radiatus pileus
velum
virga
praecipitatio
arcus
pannus
tuba
Cumulus
Cumulus humilis
Nimbostratus     praecipitatio
virga
pannus
Nimbostratus
Nimbostratus
Cumulonimbus
calvus
capillatus
  praecipitatio
virga
pannus
incus
mammatus
pileus
velum
arcus
tuba
Cumulonimbus
Cumulonimbus capillatus incus

Chmury na innych planetach[edytuj | edytuj kod]

Chmury na Neptunie

W Układzie Słonecznym każda planeta, która posiada własną atmosferę, posiada specyficzne chmury.

Chmury na Wenus są całe zbudowane z kropelek kwasu siarkowego, a przy tym są tak gęste, że odbijają większość padającego na nie promieniowania słonecznego. Uniemożliwiają one również ucieczkę promieniowania z powierzchni planety, czego konsekwencją jest olbrzymi efekt cieplarniany.

Mars posiada wysokie cienkie chmury zbudowane z lodu.

Jowisz i Saturn w najwyższej części atmosfery posiadają chmury zbudowane z amoniaku, w części środkowej atmosfery chmury składają się głównie z wodorosiarczku amonu, a w najniższej istnieją chmury wodne.

Uran i Neptun posiadają atmosfery zdominowane przez chmury metanu.

Księżyc Saturna Tytan posiada chmury zbudowane z azotu, metanu i prostych związków organicznych.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. Bogusław Bartosik. Z głową w chmurach. „Wiedza i Życie”, s. 4, 2009-06. Elżbieta Wieteska. Prószyński Media. ISSN 0137-8929 (pol.). 
  2. W literaturze anglojęzycznej określana zwykle w sposób zawężający jako „dynamika chmur” – cloud dynamics
  3. Frank Bethwaite: High performance sailing. Camden, Maine: International Marine, 1993.
  4. Frank Bethwaite: High performance sailing. Waterline Books, 1996. ISBN 1-85310-757-3.
  5. Jako chmura o budowie pionowej obejmuje więcej niż jedno piętro troposfery. Chmury burzowe rozbudowane są od piętra niskiego do wysokiego.
  6. Podano w miarę możliwości nie tylko nazwę rodzajową, lecz i gatunkową, a ponadto odmianę chmury, ewentualnie jej szczególną formę.

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]

Commons in image icon.svg
Wikiquote-logo.svg
Zobacz w Wikicytatach kolekcję cytatów
o chmurach
WiktionaryPl nodesc.svg
Zobacz hasło chmura w Wikisłowniku