Геологическая деятельность

Кристаллическая изморозь — белый кристаллический осадок, состоящий из мелких тонкоструктурных блестящих частиц льда, образующийся в результате десублимации содержащегося в воздухе водяного пара на ветвях деревьев и проводах в виде пушистых гирлянд (легко осыпающихся при встряхивании). Наблюдается в малооблачную (ясно, или облака верхнего и среднего яруса, или разорванно-слоистые) морозную погоду (температура воздуха ниже −10…-15°), при дымке или тумане (а иногда и без них) при слабом ветре или штиле. Отложение изморози происходит, как правило, в течение нескольких часов ночью, днём она постепенно осыпается под воздействием солнечных лучей, однако в облачную погоду и в тени может сохраняться в течение всего дня. На поверхности предметов, крышах зданий и автомобилей изморозь отлагается очень слабо (в отличие от инея). Впрочем, нередко изморозь сопровождается инеем.

Зернистая изморозь — белый рыхлый снеговидный осадок, образующийся в результате оседания мелких капелек переохлаждённого тумана на ветвях деревьев и проводах в облачную туманную погоду (в любое время суток) при температуре воздуха от нуля до −10° и умеренном или сильном ветре. При укрупнении капель тумана может перейти в гололёд, а при понижении температуры воздуха в сочетании с ослаблением ветра и уменьшением количества облачности в ночное время — в кристаллическую изморозь. Нарастание зернистой изморози продолжается столько, сколько длится туман и ветер (обычно несколько часов, а иногда и несколько суток). Сохранение отложившейся зернистой изморози может продолжаться несколько суток.

Гололёд — слой плотного стекловидного льда (гладкого или слегка бугристого), образующийся на растениях, проводах, предметах, поверхности земли в результате намерзания частиц осадков (переохлаждённой мороси, переохлаждённого дождя, ледяного дождя, ледяной крупы, иногда дождя со снегом) при соприкосновении с поверхностью, имеющей отрицательную температуру. Наблюдается при температуре воздуха чаще всего от нуля до −10° (иногда до −15°), а при резком потеплении (когда земля и предметы ещё сохраняют отрицательную температуру) — при температуре воздуха 0…+3°. Сильно затрудняет передвижение людей, животных, транспорта, может приводить к обрывам проводов и обламыванию ветвей деревьев (а иногда и к массовому падению деревьев и мачт линий электропередач). Нарастание гололёда продолжается столько, сколько длятся переохлаждённые осадки (обычно несколько часов, а иногда при мороси и тумане — несколько суток). Сохранение отложившегося гололёда может продолжаться несколько суток.

Гололедица — слой бугристого льда или обледеневшего снега, образующийся на поверхности земли вследствие замерзания талой воды, когда после оттепели происходит понижение температуры воздуха и почвы (переход к отрицательным значениям температуры). В отличие от гололёда, гололедица наблюдается только на земной поверхности, чаще всего на дорогах, тротуарах и тропинках. Сохранение образовавшейся гололедицы может продолжаться много дней подряд, пока она не будет покрыта сверху свежевыпавшим снежным покровом или не растает полностью в результате интенсивного повышения температуры воздуха и почвы. [3]

Гром — звук в атмосфере, сопровождающий разряд молнии. Вызывается колебаниями воздуха под влиянием мгновенного повышения давления на пути молнии.

Молния — это гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, проявляющийся обычно яркой вспышкой света и сопровождающим ее громом.

Наиболее часто молнии возникают в кучево-дождевых облаках. В раскрытие природы молнии внесли вклад американский физик Б. Франклин (1706-1790), русские ученые М. В. Ломоносов (1711-1765) и Г. Рихман (1711-1753), погибший от удара молнии при исследованиях атмосферного электричества.

Молнии делятся на внутриоблачные, т. е. проходящие в самих грозовых облаках, и наземные, т. е. ударяющие в землю. Процесс развития наземной молнии состоит из нескольких стадий.

На первой стадии в зоне, где электрическое поле достигает  критического значения, начинается ударная  ионизация, создаваемая вначале  свободными электронами, всегда имеющимися в небольшом количестве в воздухе, которые под действием электрического поля приобретают значительные скорости по направлению к земле и, сталкиваясь с атомами воздуха, ионизируют их. Таким образом, возникают электронные лавины, переходящие в нити электрических разрядов — стримеры, представляющие собой хорошо проводящие каналы, которые, соединяясь, дают начало яркому термоионизированному каналу с высокой проводимостью — ступенчатому лидеру. Движение лидера к земной поверхности происходит ступенями в несколько десятков метров со скоростью я 5 х 10⁷ м/с, после чего его движение приостанавливается на несколько десятков мксек, а свечение сильно ослабевает. В последующей стадии лидер снова продвигается на несколько десятков метров, яркое свечение при этом охватывает все пройденные ступени. Затем снова следует остановка и ослабление свечения. Эти процессы повторяются при движении лидера до поверхности земли со средней скоростью 2 х 10⁵ м/сек. По мере продвижения лидера к земле напряженность поля на его конце усиливается и под его действием из выступающих на поверхности земли предметов выбрасывается ответный стример, соединяющийся с лидером. На этом явлении основано создание молниеотвода.

В заключительной стадии по ионизированному лидером каналу следует обратный, или главный разряд молнии, характеризующийся токами от десятков до сотен тысяч ампер, сильной яркостью и большой скоростью продвижения » Ю^.-Ю⁸ м/с. Температура канала при главном разряде может превышать 25 000'С, длина канала молнии 1-10 км, диаметр — несколько сантиметров. Такие молнии называются затяжными. Они наиболее часто бывают причиной пожаров. Обычно молния состоит из нескольких повторных разрядов, общая длительность которых может превышать 1 с.( http://www.mylect.ru/bgd/bgd)

Туманы  — это скопление в воздухе  мельчайших продуктов конденсации водяного пара. При температуре воздуха выше -10°С это капельки воды, от -10 до -15°С — смесь капелек воды и красталликов льда, при ниже -15°С — кристаллики льда. Относительная влажность при появлении туманов очень высокая и часто составляет 100%. При сильных морозах (когда температура воздуха ниже -30°С) туман может образоваться при любой влажности — за счёт конденсации водяного пара, образующегося при сгорании топлива. Туманы сохраняются в течение нескольких часов, иногда нескольких дней (в холодную погоду).

К туманам  относятся:

• Дымка — сильно-разреженный туман, представляющий собой однородное серое или голубое помутнение атмосферы. Горизонтальная дальность видимости при таком явлении составляет 1—9 км. Может предшествовать туману или появляться после него, а также существовать как самостоятельное явление. Дымка зачастую сопровождается жидкими и смешанными осадками вследствие увлажения воздуха в приземном слое атмосферы за счёт частичного испарения выпадающих осадков. Относительная влажность при дымке превышает 85—90%. Её часто путают с мглой (ухудшением видимости вследствие пыли, дыма, смога и т.д.).
• Поземный туман — туман, низко стелящийся над поверхностью земли или водоёма сплошным тонким слоем или в виде отдельных клочьев. Горизонтальная видимость при этом составляет менее 1 км. Образуется в вечернее, ночное и утреннее время. Журнал: отдельно отмечается поземный ледяной туман — туман, состоящий из кристалликов льда и наблюдаемый при температуре воздуха ниже -10...-15°С.
• Просвечивающий туман — туман, видимость при котором на высоте 2 м составляет менее 1 км, слабо развитый по вертикали, что позволяет определить состояние неба, количество и форму облаков. Появлется преимущественно в вечернее, ночное и утреннее время, в холодное время года также и днём. Журнал: отдельно отмечается просвечивающий ледяной туман — туман, состоящий из кристалликов льда и наблюдаемый при температуре воздуха ниже -10...-15°С.
• Туман — сплошной туман с горизонтальной видимостью менее 1 км на высоте 2 м, хорошо развит по вертикали, что не позволяет определить состояние неба, количество и форму облаков. Появлется преимущественно в вечернее, ночное и утреннее время, в холодное время года при повышении температуры также и днём. Журнал: отдельно отмечается ледяной туман — туман, состоящий из кристалликов льда и наблюдаемый при температуре воздуха ниже -10...-15°С.

Метель  — перенос снега ветром с поверхности  снежного покрова, либо взвешенные в  атмосфере частицы снега.

К метелям  относятся:

• Позёмок — перенос снега ветром с поверхности снежного покрова в слое толщиной 0,5—2 м. Отличительная особенность этого явления — при позёмке не наблюдается ухудшение видимости. Может возникнуть как в малооблачную погоду, так и в снегопад. Снежный покров при этом несмёрзшийся, скорость ветра составляет 5—6 м/с и более.
• Низовая метель — перенос снега ветром с поверхности снежного покрова в слое толщиной несколько метров. Появление низовой метели приводит к ухудшению видимости (на высоте двух метров она обычно падает до 2—9 км, иногда и до нескольких сотен метров). Вертикальная видимость практически не ухудшается, что позволяет определить состояние неба. Низовая метель может возникнуть как в малооблачную погоду, так и в снегопад. Снежный покров при этом несмёрзшийся, скорость ветра составляет 7—9 м/с и более.
• Общая метель — интенсивный перенос снега ветром в приземном слое атмосферы. Вертикальная видимость ухудшается, поэтому при общей метели достаточно трудно определить состояние неба. На уровне 2 метров горизонтальная видимость падает до 1—2 км, иногда до нескольких сотен и даже десятков метров. Общая метель возникает при несмёрзшемся снежном покрове, при скорости ветра более 10 м/с.
• Снежная мгла — сплошное более-менее однородное помутнение атмосферы с понижением горизонтальной видимости до 1—9 км (иногда до нескольких сотен и даже десятков метров) на высоте 2 м. Снежная мгла возникает за счёт взвешенных в воздухе мелких частиц снега, искрящихся в солнечных лучах или в свете луны и фонарей. Часто наблюдается до или после метели, или в случае отдалённой метели.

Литометеоры

Литометеоры — явления, связанные с переносом ветром песка и твёрдых частиц в атмосфере.

Литометеорами явлются:

• Пыльный (песчаный) позёмок — перенос пыли ветром с поверхности земли в слое 0,5—2 м, не приводящий к существенному ухудшению видимости (на уровне 2 м она обычно больше 10 км). Пыльный позёмок возникает при сухой почве и скорости ветра более 6—9 м/с.
• Пыльная (песчаная) буря — перенос пыли ветром с поверхности земли в слое высотой несколько метров, приводящий к существенному снижению горизонтальной видимости (на уровне 2 метров она составляет 1—9 км, порой несколько сотен и даже десятков метров). При этом явлении наблюдается подъём пыли и её оседание на большой территории. В зависимости от типа почв отдалённые предметы при песчаной буре могут приобретать красноватый, желтоватый или сероватый оттенок. Пыльная буря возникает при сухой почве и скорости ветра более 10 м/с.
• Пыльная мгла — сплошное более-менее однородное помутнение атмосферы, сопровождающееся ухудшением горизонтальной видимости на уровне двух метров до 1—9 км (порой до нескольких сотен или десятков метров). Образуется за счёт взвешенной в воздухе пыли или частиц почвы. Часто предшествует пыльной буре или происходит после неё. В зависимости от типа почв отдалённые предметы при песчаной буре могут приобретать красноватый, желтоватый или сероватый оттенок.
• Мгла — сплошное помутнение атмосферы, происходящее за счёт взвешенных в воздухе частиц дыма, гари и т.д. Горизонтальная видимость при этом явлении на уровне 2 м уменьшается до 1—9 км (иногда до нескольких сотен и десятков метров). Относительная влажность воздуха при мгле составляет 5—85%, то есть мглу не следует путать с дымкой. Отдалённые предметы при таком явлении приобретают желтоватый или сероватый оттенок.
• Пыльный, или песчаный вихрь — вихревое движение воздуха, возникающее у поверхности земли днём в малооблачную (как правило, жаркую) погоду при сильном прогреве земной поверхности солнечными лучами. Вихрь имеет вертикальную или немного наклонённую к горизонту ось вращения. Его высота составляет 10—20 м, диаметр 1—5 м. Скорость ветра внутри вихря — 8—10 м/с и больше. Время существования колеблется от нескольких секунд до 1—2 минут. Песчаные вихри поднимают с поверхности земли пыль, песок, мелкие камни, различные предметы и уносят их на довольно большое расстояние (порой на несколько сотен метров). Вихри проходят узкой полосой, поэтому на метеостанциях может и не наблюдаться усиление ветра. Горизонтальная видимость на высоте 2 м составляет не меньше 10 км.

Конвективные  явления

Конвективные  явления — явления, связанные  с конвективным переносом (восходящие и нисходящие движения) больших масс воздуха под кучево-дождевыми облаками. К ним относятся:

• Шквал — внезапное резкое усиление ветра (за несколько минут на более чем 8 м/с), связанное с кучево-дождевыми облаками. Скорость ветра превышает 10 м/с, иногда бывает больше 20—25 м/с. Продолжается шквал в течение 1—1,5 часов. Он может наносить ущерб, разрушая дома, крыши, поваливая деревья и т.д. В большинстве случаев сопровождается ливнем и грозой, нередко градом и пыльными бурями.
• Смерч (торнадо) — сильный вихрь, образующийся под кучево-дождевым облаком и распространяющийся к поверхности земли или водоёма в виде гигантского тёмного вращающегося столба или воронки. Возникает в жаркую погоду. Имеет вертикальную или слегка наклонённую к горизонту ось вращения. Высота вихря достигает нескольких сотен метров (иногда 1—2 км), диаметр составляет 10—30 м. Смерч существует от нескольких минут до 1 часа. При приближении к поверхности земли он втягивает в себя различные предметы, песок, воду, при этом нанося различные повреждения. Скорость ветра внутри вихря — 20—30 м/с. Смерч, как правило, сопровождается ливневым дождём с грозой, в ряде случаев и градом.

Электрические явления

Электрические явления — световые и звуковые проявления атмосферой электричества. К ним относятся:

• Гроза — мощные разряды атмосферного электричества (происходят между облаками и землёй), сопровождаемые вспышкой света (молнией) и звуковыми раскатами (громом), слышимыми на расстоянии до 15—20 км. Гроза связана с кучево-дождевыми облаками, и почти всегда сопровождается ливневым дождём, шквалами ветра, а также градом.
• Зарница — короткие вспышки света, освещающие небо. Связаны с дальними грозами, ночью зарницы можно увидеть на расстоянии на 75—100 км, днём — на расстоянии 15—20 км. Облачность при этом может быть низкой либо вообще отсутствовать.
• Полярное сияние — голубоватое или желтоватое свечение ночного неба в виде обширных причудливых пятен с изменяющимися очертаниями, возникающее в ионосфере при значительных колебаниях земного магнитного поля.

Оптические  явления

К оптическим атмосферным явлениям относятся:

• Мираж — явление, при котором в результате аномальной рефракции лучей света в воздухе появляется мнимое изображение реально существующего предмета, не видимое в нормальных условиях; предмет при этом выглядит перевёрнутым или искажённым. Виды миражей:
• Нижний — возникает в жаркую погоду в виде отражения неба на земной поверхности или на дорогах на большом расстоянии от точки наблюдения (колышащееся серебристое «марево» у горизонта). Напоминает лужи воды.
• Верхний — появляется в любое время года в утреннее время при малооблачной безвтреной погоде и хорошей видимости; имеет вид «приподнимающегося горизонта», в результате чего возникает своеобразный «второй горизонт», параллельный реальному. При таком мираже возможно увидеть предметы, удалённые от наблюдателя на десятки километров. Верхние миражи исчезают после восхода солнца.
• Боковой — возникает в результате сильной боковой рефракции, когда поверхности одинаковой плотности близки к вертикальным. Отличительная особенность этого вида миражей — наряду с предметом сбоку от него видно его изображение.
• Радуга — оптическое явление в атмосфере, которое возникает при в результате преломления, отражения и дифрации света в водяных каплях. Радуга представляет собой большую дугу, видимую на фоне дождевого облака, когда Солнце находится невысоко над горизонтом на противоположной стороне неба. Её внешняя часть имеет красный цвет, внутренняя — фиолетовый. Часто с внешней стороны основной радуги наблюдается вторичная радуга с обратным чередованием цветов.
• Гало — возникает в перистых, перисто-слоистых и перисто-кучевых облаках (на высоте более 6 км) в результате преломления света в ледяных кристаллах или отражения света от их граней. Наблюдается вокруг Солнца или Луны в виде радужных или белых кругов, дуг, столбов и кружков. Угловой радиус гало — 22—45°.
• Венец — образуется в перистых, перисто-слоистых и перисто-кучевых облаках (на высоте более 6 км) в результате преломления света в ледяных кристаллах или отражения света от их граней. Наблюдается вокруг Солнца или Луны. В отличие от гало, венец имеет угловой радиус 0,5—3° [4]