5: Хмарна фізика
- Page ID
- 38145
Цілі навчання
До кінця цієї глави ви повинні мати можливість:
- визначити типи хмар
- опишіть найважливіші для формування хмар
- на кривій Келера пояснити поведінку частинки в різних середовищах перенасичення
- пояснити життєвий цикл утворення хмар через опади
Хмари та опади є невід'ємною частиною погоди, і їх важко точно прогнозувати. Хмари бувають різних розмірів і форм, які залежать від атмосферних рухів, їх складу, який може бути рідкою водою, лідом або тим і іншим, і від температури. Хоча хмари та опади утворюються і розсіюються по половині земної кулі в будь-який час, їх поведінка зумовлена процесами, що відбуваються в мікромасштабі, де молекули води і дрібні частинки стикаються. Ми називаємо ці мікромасштабні процеси «хмарною мікрофізикою», а мікрофізика - в центрі уваги цього уроку. Для утворення хмар потрібні три інгредієнти: волога, аерозоль, охолодження. Якщо якогось із них відсутній, хмара не утворюється. Понад вісімдесят років тому була розроблена проста гіпотеза для пояснення утворення хмар. Ця гіпотеза була ретельно перевірена і підтверджена і тепер називається теорією Келера. Ми вивчимо елементи теорії Келера та як їх використовувати, щоб визначити, коли утворюватимуться хмари, а коли - ні, ставши лише серпанком. Хмари автоматично не випадають в осад. Насправді більшість хмар цього не роблять. Ми дізнаємося про магію, необхідну для формування опадів. Таким чином, утворення хмар за допомогою опадів являє собою ряд мікрокроків, кожен з яких необхідний, але недостатній, для досягнення опадів.
- 5.4: Як можна досягти перенасичення?
- Три основні механізми охолодження повітря - RUM: Радіація, Підйом і Змішування.
- 5.5: Ефект кривизни - Ефект Кельвіна
- Розглянемо сили, які утримують краплю води разом для рівної і криволінійної поверхні. Сили на водневому зв'язку в рідині дають чисту внутрішню привабливу силу молекул на кордоні між рідиною і парою. Сітчаста внутрішня сила, розділена на відстань уздовж поверхні, називається поверхневим натягом.
- 5.6: Ефект розчиненої речовини - закон Рауля
- Атмосфера не дуже чиста. У атмосфері є всілякі бруд та інші частинки. Деякі з них є гідрофільними (тобто люблять воду) і водорозчинні (тобто розчиняються у воді). Отже, давайте подивимося, який вплив розчинної CCN може бути на швидкість випаровування води для плоскої поверхні води. Потім ми поставимо кривизну і розчинені ефекти разом.
- 5.7: Осадження пари
- Зростання крапель хмари спочатку залежить від осадження пари, де водяна пара дифундує до крапель хмари, прилипає, і таким чином змушує його рости.
- 5.8: Чи знаєте ви, що більшість опадів походить від зіткнення-коалесценції?
- Існує два типи процесів для зростання в краплі опадів: теплі хмарні процеси і холодні хмарні процеси. У теплих хмарах процеси все задіюють тільки краплі рідини. У холодних хмарах процеси можуть задіяти тільки тверді частинки, а також змішані фази (як переохолоджена рідина, так і лід). Деякі з найважливіших процесів передбачають зіткнення між краплями, будь то рідкі або тверді.
Мініатюра: https://www.pexels.com/photo/atmosph...bright-432901/