Почему идёт дождь

Дождь кажется очень привычным явлением: небо затягивают тучи, появляются первые капли, а затем вода падает на землю. Но каждая дождевая капля проходит длинный путь. Вода испаряется с поверхности морей, рек, озёр, влажной почвы и растений, попадает в воздух в виде невидимого водяного пара, затем охлаждается, становится частью облака и только после этого может вернуться на поверхность в виде осадков. Поэтому дождь — важная часть круговорота воды в природе.

Откуда в воздухе берётся вода

Даже в ясный день в воздухе есть водяной пар. Мы обычно его не видим, потому что это газ. Главный источник водяного пара — вода на поверхности Земли. Под действием солнечного тепла часть воды испаряется. Молекулы воды покидают поверхность и смешиваются с воздухом.

Испарение идёт над океанами, морями, озёрами, реками, лужами и влажной почвой. Растения тоже возвращают воду в атмосферу: вода поступает в растение через корни, а затем часть её выходит через листья. Так в воздух постоянно поступает новая влага.

Чем теплее поверхность и суше воздух, тем быстрее обычно идёт испарение. Но это не означает, что дождь обязательно начнётся сразу после жаркого дня. Чтобы образовались облака и осадки, влажному воздуху ещё нужно подняться и охладиться.

Как водяной пар превращается в облако

Тёплый влажный воздух может подниматься вверх. Это происходит по разным причинам. Например, Солнце нагревает земную поверхность, а от неё нагревается нижний слой воздуха. Более тёплый воздух становится менее плотным и поднимается. Воздух также может подниматься около атмосферных фронтов или когда ветер заставляет его двигаться вверх по склону горы.

По мере подъёма воздух попадает в область более низкого давления, расширяется и охлаждается. Когда он охлаждается достаточно сильно, водяной пар начинает превращаться в мельчайшие капельки воды или кристаллики льда. Этот процесс называют конденсацией, если пар превращается в жидкую воду. Капелькам легче образоваться около очень маленьких частиц в воздухе — например, частиц морской соли, пыли или других аэрозолей.

Одна облачная капелька настолько мала, что может долго оставаться в воздухе. Миллиарды таких капелек вместе и образуют видимую часть облака.

Почему облако не падает целиком

Иногда кажется удивительным, что в облаке может находиться много воды, а оно всё равно держится в небе. Дело в том, что вода разделена на огромное число очень маленьких капелек и кристалликов. Они падают чрезвычайно медленно, а движения воздуха внутри облака помогают им оставаться во взвешенном состоянии.

Чтобы начался дождь, маленьким частицам нужно вырасти. Когда они становятся достаточно крупными и тяжёлыми, воздушные потоки уже не могут удерживать их.

Как маленькие капли становятся дождевыми

В тёплых облаках важен процесс столкновения и слияния капелек. Крупные капельки падают немного быстрее мелких, догоняют их, сталкиваются и могут объединяться. Постепенно капля растёт. Когда её масса становится достаточно большой, она начинает падать из облака как дождевая капля.

Во многих облаках, особенно в средних широтах, верхняя часть бывает холоднее 0 °C. Там могут одновременно существовать ледяные кристаллы и переохлаждённые капельки жидкой воды. Ледяные кристаллы растут, соединяются друг с другом и начинают падать. Если ниже находится тёплый слой воздуха, снежинки или ледяные частицы тают и превращаются в капли дождя ещё до того, как достигнут земли.

Почему из одних облаков дождь идёт, а из других нет

Не каждое облако даёт осадки, достигающие земли. В небольшом облаке капельки могут не успеть вырасти до нужного размера. Иногда осадки начинают падать из облака, но проходят через сухой слой воздуха и испаряются, не долетев до поверхности. Издалека под облаком тогда можно увидеть серые полосы, которые постепенно исчезают.

Для продолжительного дождя обычно нужны большие облачные системы с достаточным запасом влаги и устойчивым подъёмом воздуха. Короткие сильные ливни часто связаны с мощными кучево-дождевыми облаками, где воздух быстро движется вверх и вниз.

Чем дождь отличается от мороси и ливня

Словом «дождь» называют жидкие осадки из капель воды. Но дождь бывает разным. В быту мы часто различаем морось, обычный дождь и ливень по размеру капель и силе осадков.

• Морось состоит из очень мелких капелек и обычно выпадает из низких слоистых облаков.
• Обложной дождь может идти долго и сравнительно равномерно, охватывая большую территорию.
• Ливень начинается и заканчивается резче, его интенсивность быстро меняется; он часто связан с кучево-дождевыми облаками.

Размер дождевой капли тоже не может увеличиваться бесконечно. Очень большие капли при падении деформируются и могут распадаться на более мелкие.

Почему дождь важен для природы и человека

Дождь возвращает пресную воду на сушу. Он увлажняет почву, наполняет ручьи, реки, озёра и водохранилища, пополняет часть подземных вод. Без осадков растениям было бы намного труднее получать воду, а значит, изменились бы условия жизни животных и людей.

Для сельского хозяйства дождь может быть очень полезен, если выпадает вовремя и в умеренном количестве. Но слишком сильные и продолжительные осадки способны вызвать подтопления, размыв почвы и паводки. Поэтому метеорологи следят не только за тем, будет ли дождь, но и за его ожидаемой интенсивностью и продолжительностью.

Что происходит с дождевой водой после падения

Путь воды не заканчивается на земле. Часть впитывается в почву, часть стекает по поверхности в ручьи и реки, часть задерживается растениями и лужами. Затем вода снова может испариться. Так круговорот продолжается снова и снова.

Одна и та же вода много раз меняет состояние и место: сегодня она может находиться в озере, завтра — в облаке, позже выпасть дождём, попасть в почву, реку и снова вернуться в атмосферу.

Можно ли увидеть, как «рождается» дождь

В домашних условиях нельзя полностью повторить процессы большого облака, но можно наблюдать похожее явление — конденсацию. Если над тёплой водой поместить холодную поверхность, на ней появятся капельки. Водяной пар возле поверхности охладится и превратится в жидкую воду. Это помогает понять один из этапов образования облаков.

Однако настоящий дождь сложнее. В облаке одновременно происходят движения воздуха, охлаждение, образование огромного количества капель и кристаллов, их столкновения, замерзание и таяние. Поэтому опыт показывает только часть природного процесса.

Частые вопросы о дожде

Почему перед дождём небо темнеет?

Толстое облако хуже пропускает прямой солнечный свет. Чем больше в нём капелек и ледяных частиц и чем больше толщина облачного слоя, тем темнее его основание может выглядеть с земли.

Всегда ли дождь начинается с жидких капель?

Нет. В холодной части облака осадки нередко сначала образуются как ледяные кристаллы или снежинки, а затем тают в более тёплом воздухе и превращаются в дождь.

Почему после дождя становится прохладнее?

Так бывает не всегда, но дождь часто связан с облачностью и поступлением более прохладного воздуха. Кроме того, испарение воды с мокрой поверхности требует энергии и способствует охлаждению поверхности и воздуха рядом с ней.

Может ли дождь идти при солнце?

Да. Облако с осадками может находиться только над частью неба, а Солнце оставаться видимым в стороне. Поэтому солнечный свет и дождь иногда наблюдаются одновременно.

Какими путями воздух поднимается и создаёт дождевые облака

Для образования облака влажный воздух обычно должен подняться и охладиться. Подъём происходит разными способами, поэтому и дождливая погода бывает разной. В жаркий день участок земли сильно нагревает воздух над собой. Этот воздух быстро поднимается, и при достаточной влажности появляются кучевые, а затем иногда кучево-дождевые облака. Такой механизм часто даёт короткий ливень.

При встрече больших воздушных масс более тёплый воздух может подниматься над более холодным. Тогда облачная зона растягивается на сотни километров, и осадки способны идти долго. Ещё один путь — подъём воздуха по горному склону. Ветер несёт влажный воздух к горам, склон заставляет его подниматься, воздух охлаждается и на наветренной стороне может выпасть больше дождя.

• Конвективный подъём связан с нагревом поверхности и быстрым движением тёплого воздуха вверх.
• Фронтальный подъём возникает при взаимодействии воздушных масс с разными свойствами.
• Орографический подъём происходит, когда рельеф, например горный склон, заставляет воздух двигаться вверх.

Во всех случаях важен один общий результат: воздух поднимается, расширяется и охлаждается, а водяной пар получает возможность перейти в облачные капли или ледяные кристаллы.

Как выглядит настоящая дождевая капля

В рисунках дождевую каплю часто изображают в виде слезинки с острым верхом. В действительности маленькие падающие капли почти шарообразные. Более крупные становятся слегка приплюснутыми снизу из-за сопротивления воздуха и могут напоминать маленькую булочку. Очень крупные капли деформируются сильнее и распадаются.

Это полезный пример того, как привычный значок отличается от реального объекта. Форма «слезинки» удобна как символ воды, но она не показывает точную форму падающей капли.

Как измеряют количество дождя

Метеорологи измеряют осадки специальным прибором — осадкомером. Количество жидких осадков обычно выражают в миллиметрах слоя воды. Если говорят, что выпало 10 мм дождя, это означает: на ровной непроницаемой поверхности без стока и испарения вода образовала бы слой толщиной 10 мм.

Такой способ удобнее, чем подсчитывать капли: капли имеют разный размер, а миллиметры позволяют сравнивать дождь в разных местах и в разные дни. Наблюдения за осадками нужны для прогноза паводков, оценки запасов воды, сельского хозяйства и изучения климата.

Почему один и тот же дождь ощущается по-разному

На открытом месте человек получает больше капель, чем под кроной дерева или навесом. Сильный ветер делает траекторию капель наклонной, поэтому дождь кажется более резким. При высокой влажности одежда и поверхность сохнут медленнее, и сырость ощущается дольше. Так субъективное ощущение зависит не только от количества выпавшей воды, но и от ветра, температуры и влажности.

Краткий план доклада

1. Что называется дождём.
2. Испарение воды и водяной пар в атмосфере.
3. Как образуются облака.
4. Как растут облачные капли и ледяные кристаллы.
5. Почему вода начинает падать на землю.
6. Какие бывают дожди и почему дождь важен.

Вывод

Дождь — это не просто вода, падающая из тучи, а один из результатов круговорота воды в природе. Сначала вода испаряется, затем влажный воздух поднимается и охлаждается, образуются облачные капельки или ледяные кристаллы. Они растут, и когда становятся достаточно тяжёлыми, выпадают из облака. Если частицы достигают поверхности в жидком виде, мы видим дождь. Благодаря дождю вода возвращается на сушу и поддерживает жизнь растений, животных и человека.