Одним из самых важных и, без сомнения, самых распространенных атмосферных явлений на планете является дождь. Хотя он довольно обыденный – в сравнении с некоторыми другими феноменами природы – и хорошо изучен, но даже у взрослых может возникнуть вопрос, откуда и как он появляется. К тому же, некоторые люди, уверенные, что изучили все необходимое еще в школьные годы, либо забывают детали, либо путаются в небольших мелочах. Поэтому никому не будет лишним напомнить себе причины образования дождей. Но прежде, чем разбирать причины его появления, нужно дать ему самому определение.

Дождь это вовсе не любая атмосферная влага. Так называть правильно только атмосферные осадки, которые выпадают из облаков в виде капель жидкости именно с диаметром от 0,5 до 7 миллиметров.

В противном случае, если диаметр меньше указанного, получится не дождь, а всего лишь морось.
Осадков с каплями более крупного диаметра, в свою очередь, не бывает: они, падая, неизбежно разбиваются на более маленькие капельки, не выдержав сопротивления воздуха. И это происходит даже во время самого сильного ливня.

Важным параметром является интенсивность дождя. Она указывает, какая высота воды поднимется за отведенное время на ограниченном участке поверхности и измеряется в миллиметрах в час. В большинстве случаев этот параметр варьируется от 0,25 мм/ч (моросящий дождик) до 100 мм/ч (настоящий ливень).

Дождь в круговороте воды

Круговорот воды в природе неразрывно связан с образованием дождевых облаков и хорошо изучается еще в начальных классах на уроках естествознания и природоведения. Схема хорошо знакома и проходит в несколько этапов:

  1. Сперва Солнце нагревает нашу планету.
  2. Под действием его лучше повышается температура воды на поверхности земли, озер, рек и морей.
  3. Нагретые до нужных значений мельчайшие частицы влаги преодолевают поверхностное натяжение и в виде прозрачного водяного пара улетучиваются, поднимаясь вверх.

Похожее явление можно наблюдать и в быту. Например, оставив кружку с горячей водой или чаем, можно заметить легкую дымку над ней – это конденсируется испарившаяся влага. И оставив ее на какое-то время можно заметить незначительное уменьшение количества жидкости в чашке.

Мнение эксперта
Татьяна Любимова
Заведующая кафедрой нефтяной геологии, гидрогеологии и геотехники КубГУ. Доцент, кандидат геолого-минералогических наук. Татьяна Владимировна закончила Саратовский госуниверситет им. Н.Г. Чернышевского, получив диплом инженера-геолога-гидрогеолога. Прошла переподготовку по специальности «Педагогическая деятельность специалиста в сфере высшего, среднего и начального профессионального образования».
Будучи достаточно теплым, водяной пар поднимается вверх, пока не достигает более холодных атмосферных слоев. Там молекулы пара теряют свою энергию, конденсируются и превращаются в огромные скопления из мириад крошечных капель.

Эти скопления и есть облака. Часто они напоминают причудливые образы – иногда под действием ветра, который придает им форму, иногда из-за особенностей температуры и атмосферного давления.

Особенно высокие облака и вовсе могут состоять из крохотных ледяных кристаллов, а не воды, из-за окружающего их холода. Также они по-разному освещены и могут обладать темными частями, если они достаточно толстым слоем преграждают путь солнечному свету в определенных местах.

Также ветер переносит облака прочь от их места образования. Из-за него, а также из-за понижения температуры и повышения давления отдельным частицам воды все труднее оставаться независимыми. Они соединяются друг с другом, увеличиваясь в диаметре. Со временем они становятся настолько крупными и тяжелыми, что не могут больше преодолевать притяжение земли, и, наконец, проливаются обратно на землю дождем.

Таким образом, дождь – это конденсированный водяной пар, который обычно не осязаем и невидим, если только влажность или давление не достаточно высоки.

Причины образования

Итак, мы разобрали общий процесс, который приводит к образованию дождевых облаков и их выпадению в виде осадков.Но на самом деле есть целых четыре причины, почему получаются дожди, ведь привести к необходимым условиям (температура, давление, влажность) может множество внешних факторов.

Эти причины включают в себя:

  • Восходящие воздушные потоки.
  • Насыщенность воздуха водяными парами.

  • Столкновение с возвышенностями.
  • Встреча теплых и холодных потоков воздуха.

Восходящие воздушные потоки

Дождь выпадает из облаков, облака находятся над нашими головами, а как они туда попали? С помощью воздушных потоков. Логично? – Логично! Но давайте разберемся чуть подробнее.

Как уже было сказано ранее, поверхность нашей матушки-Земли нагревается солнечными лучами в течение дня, что приводит к испарению влаги с ее поверхности. Причем испаряется она, превращаясь в водяной пар, не только над озерами, реками и морями, но даже из почвы, с поверхности растений и кожи людей.

Тут в действие вступает такая штука, как «конвекция газов». Так как водяной пар нагрет, он теплее, менее плотный и более легкий, а потому выталкивается воздухом вверх. Это и есть восходящие воздушные потоки.

Разумеется, чем выше добираются облака водяного пара, тем больше тепла они отдают остающимся ниже слоям и тем холоднее окружающая среда.

Постепенно они теряют кинетическую энергию, становятся более плотными и начинают из-за все той же конвекции опускаться вниз.
Когда молекулы воды становятся слишком медленными, они связываются вместе в капли, превращаясь в видимые облака, а затем – проливаются дождем, став слишком крупными и тяжелыми для удержания в атмосфере.

Наличие в воздухе водяного пара

Существует такой параметр атмосферы, как влажность, и он представлен в двух видах:абсолютная и относительная влажность воздуха.
Абсолютной называют текущее количество водяных паров в одном кубометре воздуха. Относительной же называют отношение между абсолютной влажностью и максимальным содержанием влаги в воздухе при данной температуре. В предыдущем примере относительная влажность высокая благодаря большому содержанию водяных паров. Но ни испарение, ни конденсация в достаточном для осадков объеме не происходят, если этот параметр слишком мал и в воздухе недостаточно водяного пара.
Мнение эксперта
Татьяна Любимова
Заведующая кафедрой нефтяной геологии, гидрогеологии и геотехники КубГУ. Доцент, кандидат геолого-минералогических наук. Татьяна Владимировна закончила Саратовский госуниверситет им. Н.Г. Чернышевского, получив диплом инженера-геолога-гидрогеолога. Прошла переподготовку по специальности «Педагогическая деятельность специалиста в сфере высшего, среднего и начального профессионального образования».
Например, в пустынях всегда жарко, и потому, казалось бы, максимальное значение влажности при их температурах должно быть высоким. Однако дожди там выпадают очень редко. Все потому, что количество водяного пара на поверхности земли и воздухе очень низкое, и конденсироваться облакам просто не из чего.

Столкновение с возвышенностями

Климатологи и географы давно знают, какое влияние горные системы оказывают на погоду, в частности – на выпадение осадков. Чтобы увидеть наглядный этому пример, достаточно глянуть на географическую карту Азии.

Самые высокие в мире горы – Гималаи – отделяют полуостров Индостан на юге и пустыню Гоби на севере. В Индостане климат тропический, с густыми лесами, обильными дождями и так далее, а в пустыне Гоби – знойное лето, морозная зима и практически отсутствующие осадки.

Как же так выходит?Все дело в том, что возвышенности в несколько километров высотой являются настоящим препятствием для воздушных потоков.
Столкновение со всевозможными горными препятствиями заставляет изменить курсы как переменные, так и постоянные ветра. Также они достаточно высоки и потому на их вершинах достаточно холодно для конденсации водяного пара.

Из-за этого облачные массивы, несущие много влаги, натыкаясь на горные хребты, разворачиваются в другую сторону вместе с потоком ветра. Частично они обтекают их, а частично (а иногда и полностью) – проливаются дождем.

Встреча теплых и холодных воздушных потоков

Порой смотря прогноз погоды может показаться, что что метеорологи говорят о каких-то военных новостях. Вечно они упоминают какие-то «фронты»! Что же это такое?

Атмосферный фронт – это зона соприкосновения двух разных по своим свойствам (например, один горячий и другой холодный), но очень больших воздушных потоков.
В ширину они могут достигать десятков километров, а линия их столкновения – тысяч километров. Именно атмосферный фронт является еще одной причиной выпадения осадков.

Все дело в том, что горячие потоки воздуха обычно несут с собой влагу в виде водяного пара или даже уже в виде облаков. Но при столкновении с холодным воздухом они очень быстро остывают, что обычно приводит к ускоренной конденсации воды. Чем больше разница в их температурах, тем быстрее начнется дождь и тем больше будет его интенсивность.

Почему капли падают?

Вопрос может показаться слишком простым.Гравитация, вот и всё!

Но если задуматься, то раньше мы написали, что облака – скопления капель. Почему же они не проливаются дождем немедленно? Как им хватает времени плыть по небосклону, принимать странные формы, загораживать солнце?

Все дело в том, что после конденсации пар принимает сперва форму крошечных водяных сфер.

Эти сферические частицы по началу очень легкие, а потому могут двигаться в пределах облака, сталкиваться друг с другом и так далее. В таком состоянии они настолько маленькие и легковесные, что сопротивления воздуха достаточно, чтобы удержать их на лету. Именно сопротивление воздуха позволяет другим телам – птицам, самолетам и т.д. – летать даже будучи тяжелее воздуха.

Пока капельки маленькие и хаотично двигаются, они остаются на лету. Но постепенно, сталкиваясь друг с другом, они цепляются, сливаются воедино, увеличиваются в размерах, пока не достигнут достаточной массы и плотности, чтобы преодолеть натяжение воздуха под влиянием гравитации.

Мнение эксперта
Никита Куприянов
Эксперт в области физики и химии. Имеет большой опыт работы в лабораториях, занимающихся изучением состава воды и способов ее очистки.
На то, как быстро происходит этот процесс, влияет температура среды в облаке и вокруг него. Если она достаточно высокая, до молекулы воды получают много энергии и постоянно двигаются в разные стороны. Это не только мешает им сливаться в крупные капли, но также предотвращает их от превращения в ледяные кристаллы. Поэтому из теплых облаков или в теплую погоду дожди идут сравнительно редко.

Если же ситуация обратная, и температура низкая или даже минусовая, то вода движется медленно, быстрее сливается в крупные капли и даже кристаллизуется, обращаясь в ледышки. Они, разумеется, настолько плотные и тяжелые, что падают из облаков в виде осадков очень быстро. Поэтому из холодных облаков и в холодную погоду дожди идут намного чаще, чем из теплых.

Частые вопросы

Какая форма у капель дождя?

Вопреки распространенному мнению, капли дождя не имеют форму слезинки. На самом деле, они приплюснуты с нижней стороны на фоне давления от встречного воздушного потока.

Можно ли пить дождевую воду?

Дождевая вода – одна из самых чистых на нашей планете, так как при испарении влаги все вредные вещества остаются в виде осадка. Но из-за деятельности человека дождь может быть отравлен газами или содержать химикаты. Поэтому даже такую воду лучше фильтровать и очищать.

Почему земля пахнет после дождя?

Это запах бактерий и растительных масел. Он называется «петрикор».

Бывает ли туман перед дождем?

Нет, особенно перед грозой тумана не бывает. Максимум, он может быстро сформироваться и также быстро рассеяться. Это указывает на скорые обильные осадки и ухудшение погоды.

Какие приметы у дождя?

В народе заметили, что дождь стоит ждать, если ласточки низко летают, если с утра нет росы, если солнце на закате белесое или если в воздухе пахнет озоном. Есть и множество других примет.

Интересное видео по теме:

Заключение

Вот такое, оказывается, сложное дело – образование дождя! Множество физических процессов и законов задействовано в нем, от самых микроскопических, на молекулярном уровне, до географических и даже космических масштабов – связанных с нашей планетой и солнечным светом.

Неудивительно, что дожди – один из главных климатообразующих феноменов нашей атмосферы, которые с древнейших времен и по наши дни играют особую роль в жизни человечества.