атмосферные явления - классификация и описание

Муниципальное образовательное учреждение
«Шахунская гимназия имени А.С. Пушкина»
Исследовательская работа:
«Изучение сезонных атмосферных
явлений в условиях городского парка»
Выполнил: ученик 6б класса
Платов Валера
Научный руководитель:
Платова Т.А.
г. Шахунья
2009 год
Содержание
Обоснование выбранной темы …………………………………...
Введение……………………………………………………………..
Классификация атмосферных явлений ...........................................
1. Атмосферные осадки
а) осадки, выпадающие на земную поверхность........
б) осадки, образующиеся на поверхности земли и
на предметах………………………………………………
2. Туманы……………………………………………………..
3. Метели………………………………………………………
4. Литометеоры………………………………………………..
5. Конвективные явления…………………………………......
6. Электрические явления…………………………………….
7. Оптические явления………………………………………...
Заключение…………………………………………………………….
Литература……………………………………………………………………
Обоснование выбранной темы
На уроках природоведения мы изучали физические явления, в том числе и
атмосферные. Каждый из нас наблюдал данные явления в любое время года. Многие
атмосферные явления связаны с круговоротом воды в природе, с электричеством, с
разложением белого света на цвета. Поэтому мне интересно изучить атмосферные
явления, происходящие в природе, в том числе и в городском парке.
Введение
Природа необычайно богата своими проявлениями. Ветер, молнии и гром, град, смерч,
обильный снегопад и проливной дождь, наводнение и снежные заносы, гало и ложные
солнца. Мир атмосферных явлений богат и прекрасен, и познавать их природу, знать
суть явления, которое мы наблюдаем и уметь предвидеть возможные негативные
последствия действия неблагоприятных и опасных проявлений погоды - это важный
багаж знаний, который поможет нам больше понимать то, что происходит вокруг.
Наука, изучающая атмосферу Земли (её строении, свойства, тепловой и водный баланс,
движение воздушных масс и происходящих в ней других физических процессов) и
атмосферные явления, называется метеорологией.
Классификация атмосферных явлений
1. Атмосферные осадки
а) осадки, выпадающие на земную поверхность
В сильную жару пруды и озера могут высохнуть, что же происходит с их водой?
Молекулы воздуха подхватывают молекулы воды и поднимают их. Вода испаряется. Из
жидкого состояния она переходит в газообразное: превращается в невидимый пар.
Содержание паров воды в воздухе называется влажностью воздуха. Она не всегда
одинакова и зависит от температуры. Тепло – вот причина этого явления. В течение дня
вода луж, прудов, рек, содержащаяся в растениях и животных, нагревается солнцем и
испаряется (вода принимает форму капелек). Она испаряется тем скорее, чем сильнее
нагрета. Достигнув более прохладных слоев тропосферы, уже охладился до той
температуры, при которой он больше не может удерживать эти капельки, они
сливаются в капли, конденсируются. В небе появляются облака. Постепенно капли
становятся все крупнее, увеличиваются и наконец делаются такими тяжелыми, что
выпадают на землю в виде дождя, снега или града. Попав на землю, вода сначала
собирается в ручейки, стекает в ручьи, затем в реки и вместе с ними возвращается в
моря, откуда испаряется вновь.
Дождь
До́ждь — атмосферные осадки, выпадающие из облаков в виде капель воды диаметром
от 0,5 до 6-7 мм.
Типы дождевых капель:
A - несуществующий тип капель (форма капли под предметом перед падением)
B - капли размером менее 2 мм (почти круглые)
C - капли от 2 до 5 мм (сплющенная форма из-за трения о воздух)
D - капли больше 5 мм, из-за потока воздуха разделяются на меньшие капли
E - процесс деления крупной капли на несколько
Жидкие осадки с меньшим диаметром капель называются моросью. Капли с диаметром
большe 6—7 мм разбиваются при падении на меньшие капли. Интенсивность дождя
колеблется от 0,25 мм/ч (моросящий дождь) до 100 мм/ч (ливень).
Дождь выпадает, как правило, из смешанных облаков (преимущественно слоистодождевых и высокослоистых), содержащих при температуре ниже нуля
переохлаждённые капли и ледяные кристаллы.
Дождь при солнце, не закрытом облаками, называется слепой дождь (иногда —
грибной).
После дождя бывает радуга.
Морось
Жидкие осадки в виде очень мелких капель (диаметром менее 0.5 мм), как бы парящих
в воздухе. Сухая поверхность намокает медленно и равномерно. Осаждаясь на
поверхность воды не образует на ней расходящихся кругов.
Виды дождей













Грибной дождь
Градный дождь (дождь с градом)
Грозный дождь (дождь с грозой)
Затяжной (обложной) дождь
Косой дождь
Купальный (окатный) дождь
Ливень (проливень)
Моросящий дождь (изморось)
Полосовой дождь (идущий полосами)
Ситный дождь
Слепой дождь
Снежный дождь (дождь со снегом)
Спорый дождь
Снег
Снег — форма атмосферных осадков, состоящая из мелких кристаллов льда.

Образование кристаллов
Симметрия снежинки.
Снежинки, увеличенные при помощи сканирующего электронного микроскопа.
Снег образуется, когда микроскопические капли воды в облаках притягиваются к
пылевым частицам и замерзают. Появляющиеся при этом кристаллы льда, не
превышающие поначалу 0,1 мм в диаметре, падают вниз и растут в результате
конденсации на них влаги из воздуха. При этом образуются шестиконечные
кристаллические формы. Из-за структуры молекул воды между лучами кристалла
возможны углы лишь в 60° и 120°. Основной кристалл воды имеет в плоскости форму
правильного шестиугольника. На вершинах такого шестиугольника затем осаждаются
новые кристаллы, на них — новые, и так получаются разнообразные формы звёздочекснежинок
Снежинки
Белый цвет происходит от заключённого в снежинке воздуха. Существует такое
многообразие снежинок, что обычно считается, что не бывает двух одинаковых
снежинок.
Известно, что при сдавливании снег издает звук, напоминающий скрип (хруст). Этот
звук возникает при ходьбе по снегу, надавливании на свежий снег полозьями саней,
лыжами, при лепке снежков, и т. п.
Скрип снега слышен при температуре ниже −2° (по другим данным, ниже −5°). Выше
этой температуры скрип не слышен.
Считается, что есть две основных причины возникновения звуков:


ломанье кристалликов снега
скольжение (смещение и трение) кристалликов снега друг о друга под
давлением
Основной причиной скрипа (хруста) снега считается именно первая (ломанье
кристалликов).
Град
Град — вид ливневых осадков
Град является частичками льда шарообразной или неправильной формы (градин)
размером от миллиметра до нескольких сантиметров. Встречаются градины размером
130 мм и массой около 1 кг. Градины состоят из ряда слоёв прозрачного льда толщиной
не менее 1 мм, чередующихся с полупрозрачными слоями.
В метеорологии град отличают от снежной крупы — ледяных непрозрачных крупинок
белого цвета, размером от 2 до 5 мм, хрупких и легко размельчающихся.
Град выпадает обычно в тёплое время года из мощных кучево-дождевых облаков,
сильно развитых вверх, обычно при ливнях и грозах.
Слой выпавшего града иногда составляет несколько сантиметров. Продолжительность
выпадания от нескольких минут до получаса, чаще всего 5-10 мин и очень редко —
около
1
ч.
Ледяные иглы
Ледяные иглы — твёрдые осадки в виде мельчайших ледяных кристаллов, парящих в
воздухе, образующиеся в морозную погоду (температура воздуха ниже −10…-15°).
Днём сверкают в свете лучей солнца, ночью — в лучах луны или при свете фонарей.
Нередко ледяные иглы образуют в ночное время красивые светящиеся «столбы»,
идущие от фонарей вверх в небо. Наблюдаются чаще всего при ясном или
малооблачном небе, иногда выпадают из перисто-слоистых или перистых облаков.
б) осадки, образующиеся на поверхности земли
и на предметах
Гололедица
Гололе́дица — слой льда (ледяная корка) на поверхности земли и других предметах,
образующийся обычно зимой или осенью после оттепели или дождя во время
похолодания, а также вследствие замерзания мокрого снега, капель дождя или мороси.
В отличие от гололёда (который является видом атмосферных осадков), гололёдица
может иметь различное происхождение — не только из атмосферной влаги, но также из
воды, покрывающей землю или поступающей на поверхность земли из других
источников.
Гололедица приводит к выпреванию озимых посевов и сильно вредит деревьям, ветви и
сучья которых ломаются под тяжестью нависшего льда.
Гололёд
Не следует путать с термином «Гололедица».
Гололёд, (синоним — ожеледь) — тип атмосферных осадков в виде слоя или комочков
льда, образующихся на поверхности земли и на предметах (проводах, ветвях деревьев и
т. п.) при намерзании переохлаждённых капель дождя, мороси или тумана при
температуре от 0 до −3 °C. Толщина гололёда обычно небольшая, но в некоторых
случаях может достигать нескольких сантиметров и вызывать обламывание ветвей,
падения деревьев, обрывы проводов, гибель посевов и т. п.
Гололёд, в отличие от гололедицы, образуется исключительно при выпадении
переохлаждённого дождя при отрицательной температуре воздуха. Гололёд — редкое
явление природы по сравнению с гололедицей — скользкой дорогой.
Изморозь
Изморозь — вид атмосферных осадков.
Изморозь представляет собой отложения льда на тонких и длинных предметах (ветвях
деревьев, проводах) при тумане.

Виды
Кристаллическая
Образуется в результате десублимации водяного пара и состоит из кристалликов льда,
нарастающих с наветренной стороны при слабом ветре и температуре ниже минус
15 °C. Длина кристалликов обычно от одного до нескольких сантиметров.
Зернистая
Представляет собой рыхлый лёд, нарастающий с наветренной стороны предметов в
туманную, ветреную погоду, в основном в горах. Образуется при намерзании капель
переохлажденного тумана. Может достигать в толщину иногда 50 и более сантиметров.
Иней
И́ней — вид атмосферных осадков, представляющих собой тонкий слой ледяных
кристаллов, образующийся из водяного пара атмосферы. Часто сопровождается
туманом.
Образование
Так же, как роса, образуется вследствие охлаждения поверхности до отрицательных
температур, более низких, чем температура воздуха, и десублимации водяного пара на
поверхности, охладившейся ниже 0 °C. По форме частички инея напоминают
снежинки, но отличаются от них меньшей правильностью, так как зарождаются в менее
равновесных условиях, на поверхности каких-то предметов.
Роса
Роса́ — вид атмосферных осадков, образующихся на поверхности земли, растениях,
предметах, крышах зданий, автомобилях и других предметах.
Происхождение
Из-за охлаждения воздуха водяной пар конденсируется на объектах вблизи земли и
превращается в капли воды. Это происходит обычно ночью. В пустынных регионах
роса является важным источником влаги для растительности. Достаточно сильное
охлаждение нижних слоёв воздуха происходит, когда после заката солнца поверхность
земли быстро охлаждается посредством теплового излучения. Благоприятными
условиями для этого являются чистое небо и покрытие поверхности, легко отдающее
тепло, например травяное. Особенно сильное образование росы происходит в
тропических регионах, где воздух в приземном слое содержит много водяного пара и
благодаря интенсивному ночному тепловому излучению земли существенно
охлаждается. При отрицательных температурах образуется иней.
Температура воздуха ниже которой выпадает роса, называется точкой росы.
2. Туман
Туман — форма конденсации паров воды в виде микроскопических капель или
ледяных кристаллов, которые, собираясь в приземном слое атмосферы (иногда до
нескольких сотен метров), делают воздух менее прозрачным.
Образование туманов начинается с конденсации или сублимации водяного пара на
ядрах конденсации — жидких или твёрдых частицах, взвешенных в атмосфере.
Туманы из водных капель наблюдаются главным образом при температурах воздуха
выше −20 °C, но может встречаться даже и при температурах ниже −40 °C. При
температуре ниже −20 °C преобладают ледяные туманы.
Туманы в населённых пунктах бывают чаще, чем вдали от них. Туманы
препятствуют нормальной работе всех видов транспорта, поэтому прогноз туманов
имеет большое народно-хозяйственное значение.
По способу возникновения туманы делятся на два вида:


Туманы охлаждения — образуются из-за конденсации водяного пара при
охлаждении воздуха ниже точки росы.
Туманы испарения — являются испарениями с более тёплой испаряющей
поверхности в холодный воздух над водоёмами и влажными участками суши.
Кроме того туманы различаются по синоптическим условиям образования:


Внутримассовые — формирующиеся в однородных воздушных массах.
Фронтальные — образующиеся на границах атмосферных фронтов.
Внутримассовые туманы
Внутримассовые туманы преобладают в природе, как правило они являются туманами
охлаждения. Их так же принято разделять на несколько типов:



Радиационные туманы — туманы, которые появляются в результате
радиационного охлаждения земной поверхности и массы влажного
приземного воздуха до точки росы. В промышленных районах может
возникнуть крайняя форма радиационного тумана — смог.
Адвективные туманы — образуются вследствие охлаждения тёплого
влажного
Морской туман — адвективный туман, возникший над морем в ходе
переноса холодного воздуха на тёплую воду.
Фронтальные туманы
Фронтальные туманы образуются вблизи атмосферных фронтов и перемещаются
вместе с ними. Насыщение воздуха водяным паром происходит вследствие испарения
осадков, выпадающих в зоне фронта.
Сухие туманы
К туманам также относятся так называемые сухие туманы (помоха, мгла), в этих
туманах частицами является не вода, а дым, копоть, пыль и так далее.
Наиболее частой причиной сухих туманов является дым лесных, торфяных или
степных пожаров, или степная лессовая или песчаная пыль, поднимаемые и
переносимые ветром иногда на значительные расстояния, а также выбросы
промышленных предприятий.
Дымка
Ды́мка (также возду́шная или атмосфе́рная ды́мка) — очень слабый туман или
равномерная световая вуаль, возрастающая по мере удаления от наблюдателя и
заволакивающая части ландшафта.
Является результатом рассеяния света на взвешенных в воздухе частицах и на
молекулах воздуха.
Дымка уменьшает контраст изображения, а также снижает различия в цвете далеко
расположенных объектов. При достаточно сильной дымке предметы становятся
неразличимыми.
Дымкой также называют слабое помутнение воздуха в свободной атмосфере;
зачаточный облачный слой.
Виды
В зависимости от вида частиц различают:
Молекулярная
Так называемая молекулярная дымка, рассеяние света на молекулах самой атмосферы.
В чистом воздухе коротковолновые (синие, фиолетовые) лучи рассеиваются сильнее
длинноволновых (красных и жёлтых). Это приводит к тому, что тёмные далёкие
предметы приобретают синюю окраску, а слабые источники света слегка желтеют.
Отсюда происходит распространённое выражение «синие дали».
Характерные расстояния, на которых этот эффект становится заметен невооружённым
глазом, около 5 километров.
Водяная
Порождается частицами влаги, находящимися во взвешенном состоянии в воздухе.
Имеет нейтрально-белый оттенок.
Расстояния, на которых водяная дымка заметна, сильно зависят от концентрации и
размера частиц влаги. Так, видимость в условиях густого тумана может падать до
десятков сантиметров.
Морозная
При понижении температуры ниже нуля и влажности около 100% образуются
взвешенные в воздухе кристаллики льда. Расстояния, на которых можно заметить
морозную дымку зимой, составляют единицы километров.
3. Метели
Перенос снега ветром с поверхности снежного покрова (приводящий к
перераспределению снега и образованию сугробов), либо взвешенные в атмосфере
частицы снега.
Позёмок
Перенос снега ветром с поверхности снежного покрова в слое высотой 0.5-2 м, не
приводящий к заметному ухудшению видимости (если нет других атмосферных
явлений - снегопада, дымки и т.п. - горизонтальная видимость на уровне 2 м составляет
10 км и более). Может наблюдаться как в малооблачную погоду, так и при снегопаде.
Возникает обычно при сухом несмёрзшемся снежном покрове и скорости ветра 5-6 м/с
и более.
4. Литометеоры
Перенос пыли (песка) ветром с земной поверхности, либо взвешенные в атмосфере
твёрдые частицы (пыль, дым, гарь и т.п.).
Пыльный (песчаный) позёмок
Перенос пыли (частиц почвы, песчинок) ветром с земной поверхности в слое высотой
0.5-2 м, не приводящий к заметному ухудшению видимости (если нет других
атмосферных явлений, горизонтальная видимость на уровне 2 м составляет 10 км и
более).
Возникает обычно при сухой поверхности почвы и скорости ветра 6-9 м/с и более.
Дым
Сплошное помутнение атмосферы с горизонтальной дальностью видимости на уровне
2 м от 1 до 9 км (иногда видимость снижается до нескольких сотен и даже до
нескольких десятков метров) за счёт взвешенных в воздухе частиц дыма, гари и т.д.
различного происхождения (производственный дым, городской смог от выхлопов
автомобилей, дым от торфяных, лесных, степных пожаров и т.д.). Отдалённые
предметы приобретают сероватый или желтоватый оттенок.
5.Конвективные явления
Явления, связанные с конвективным переносом (восходящие и нисходящие движения)
больших масс воздуха под кучево-дождевыми облаками.
Шквал
Внезапное резкое усиление ветра (на 8 м/с и более за период времени 1-2 минуты),
связанное с кучево-дождевыми облаками. Скорость ветра при шквале превышает 10 м/с
(может достигать 20-25 м/с и более), продолжительность - от нескольких минут до 1-1.5
часов. Шквал зачастую наносит разрушения - ломает деревья, повреждает лёгкие
здания и т.д. Шквал нередко сопровождается ливневым дождём и грозой, в ряде
случаев - градом, а если почва сухая и нет осадков - пыльной бурей.
6. Электрические явления
Гроза
Гроза́ - атмосферное явление, при котором внутри облаков или между облаком и
земной поверхностью возникают электрические разряды — молнии, сопровождаемые
громом. Как правило, гроза образуется в мощных кучево-дождевых облаках и связана с
ливневым дождем, градом и шквальным усилением ветра.
Гроза относится к одним из самых опасных для человека природных явлений, по
количеству зарегистрированных смертных случаев только наводнения приводят к
бо́льшим людским потерям.
Молния
Мо́лния — гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, обычно
происходит во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и
сопровождающим её громом.. Ток в разряде молнии достигает 10-20 тысяч ампер,
поэтому мало кому из людей удается выжить после поражения их молнией.
Средняя длина молнии 2,5 км, некоторые разряды простираются в атмосфере на
расстояние до 20 км.
Наиболее часто молния возникает в кучево-дождевых облаках, тогда они называются
грозовыми; иногда молния образуются в слоисто-дождевых облаках, а также при
вулканических извержениях, торнадо и пылевых бурях.
Зарница
Короткие сполохи света, освещающие небо, связанные с далёкой грозой (днём видны
на фоне облаков расстоянии до 15-20 км, а ночью видны на расстоянии до 70-100 км,
при этом небо может быть малооблачным или вообще ясным).
7. Оптические явления
Радуга
Ра́дуга — атмосферное оптическое и метеорологическое явление, наблюдаемое обычно
после дождя или перед ним. Оно выглядит как дуга или окружность, составленная из
цветов спектра. Глядя снаружи — внутрь дуги: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный,
голубой, синий, фиолетовый. Эти семь цветов — основные названия цветов, которые
принято выделять в радуге в русской культуре (возможно, вслед за Ньютоном, см.
ниже), но следует иметь в виду, что на самом деле спектр непрерывен, и цвета эти в
радуге переходят друг в друга с плавным изменением через множество промежуточных
оттенков.

Причина радуги — преломление света
Радуга возникает из-за того, что солнечный свет испытывает преломление в капельках
воды (дождь или туман), парящих в воздухе. Эти капельки по-разному отклоняют свет
разных цветов (красный свет отклоняется на 137°30’, фиолетовый на 139°20’), в
результате чего белый свет разлагается в спектр. Наблюдателю кажется, что из
пространства по концентрическим кругам (дугам) исходит разноцветное свечение (при
этом источник яркого света всегда должен находиться за спиной наблюдателя).
Иногда можно увидеть ещё одну, менее яркую радугу вокруг первой. Это вторичная
радуга, в которой свет отражается в капле два раза. Во вторичной радуге
«перевёрнутый» порядок цветов — снаружи находится фиолетовый, а внутри красный.
Угловой радиус вторичной радуги 50—53°. Небо между двумя радугами обычно имеет
заметно более тёмный оттенок.
Заключение
Атмосферные явления оказывают влияние на объекты живой и неживой
природы городского парка:
1) осадки оказывают благотворное влияние на рост и
развитие растений, служат питьем для животных;
2) во время грозы вспышки молнии влияют на процессы
жизнедеятельности растений, например, на фотосинтез;
3) когда на улице туман, капельки воды могут проникать в
тела живых организмов и регулировать водный обмен;
4) радуга как одно из необычных и удивительных явлений
имеет положительное влияние на человека.
Литература:
1. Что есть что. Погода. – под ред. Е.В. Калмыкова, издательство
«Слово», 1989 г.
2. Природоведение 5 класс
Интернет-ресурсы