"Природа", №04-06, 1918 год, стр. 291-308.

Облака и то, о чемъ они говорятъ.

Андрея Григорьева.

Человѣкъ за послѣднiе годы все болѣе и болѣе становится царем воздуха. Наиболѣе отважные бороздятъ его на своихъ аппаратахъ, остальные то съ гордостью, то съ трепетомъ обращаютъ свои взоры къ небу, слѣдя за полетами, удача которыхъ въ значительной степени зависитъ отъ состоянiя атмосферы на различныхъ высотахъ.

Состоянiе атмосферы совершенно нельзя было бы угадать безъ примѣненiя болѣе или менѣе сложныхъ приборовъ и приспособленiй, если бы не облака, внѣшность которыхъ часто даетъ воэможность опредѣлить какъ характеръ существующей въ данный моментъ циркуляцiи воздуха вплоть до высоты облаковъ и даже непосредственно надъ ними, такъ и многое другое не менѣе важное для авiатора. Потому ученiе о формахъ облаковъ и о ихъ генезисѣ, на которое и раньше обращали не мало вниманiя, въ настоящее время получило большой практическiй интересъ.

Генезисъ облаковъ. Какъ извѣстно, облака образуются всюду, гдѣ воэдухъ, охлаждаясь по той или иной причинѣ, получаетъ такую температуру, при которой содержащееся въ немъ количество водяныхъ паровъ оказывается достаточнымъ для его насыщенiя. Конденсацiя паровъ можетъ при извѣстныхъ условiяхъ наступить не сразу, при чемъ воздухъ нѣкоторое время будетъ находиться въ состоянiи перенасыщенiя водяными парами; но разъ конденсацiя наступила, влага выдѣляется либо въ жидкомъ, либо сразу въ твердомъ состоянiи. Въ первомъ случаѣ получаются мельчайшiя водяныя капли, сливающiяся въ болѣе крупныя, во второмъ случаѣ образуются мельчайшiе ледяные кристаллики ("снѣговая" или "алмазная" пыль), нарастающiе по довольно сложному закону и въ концѣ-концовъ превращающiеся въ нѣжныя ажурныя снѣговыя звѣздочки. Съ другой стороны, жидкiе продукты конденсацiи, попадая въ слои атмосферы съ температурой ниже 0°, въ свою очередь превращаются либо въ кристаллы либо, въ частицы аморфнаго льда, которымъ нѣкоторые ученые даютъ названiе "скелетовъ кристалловъ"; послѣдние не обладаютъ ни правильной формой кристалловъ, ни ихъ оптическими свойствами. Въ какой бы формѣ конденсацiя паровъ ни происходила, она можетъ наступить лишь въ томъ случаѣ, если въ атмосферѣ насыщенной парами, имѣются "ядра конденсацiи“, т.-е. мельчайшiя тѣла, вокругъ которыхъ собирается выдѣляющаяся изъ воздуха влага. Долгое время думали, что такими ядрами являются исключительно мельчайшiя пылинки (неорганическаго, органическаго или вулканическаго происхожденiя), плавающiя въ воздухѣ. Въ последнѣе время, однако, оказалось, что роль такихъ "ядеръ" играютъ также продукты соединенiя атмосфернаго озона съ аммiакомъ и нѣкоторыми другими газообразными примѣсями, находящимися въ атмосферѣ.

Такую роль могутъ играть и молекулы аммiака, окисей озона и, наконецъ, iоны самаго воздуха, особенно заряженные отрицательнымъ электричествомъ. Слой воздуха, лишенный такихъ "ядеръ“ охлаждаясь, достигаетъ состоянiя перенасыщенiя парами, не выдѣляя изъ себя влаги. Чѣмъ сильнѣе это перенасыщенiе, тѣмъ энергичнѣе идетъ процессъ конденсацiи, какъ только въ данномъ слоѣ воздуха нужныя "ядра" окажутся.

Разъ образовавшись, продукты конденсацiи (жидкiе или твердые) тотчасъ же стремятся падать внизъ, преодолевая на своемъ пути сопротивленiе нижележащихъ слоевъ атмосферы. Въ связи съ этимъ мельчайшiе и потому очень легкiе продукты конденсацiи падаютъ настолько медленно, что ихъ паденiе почти неуловимо для наблюдателя, тогда какъ болѣе крупныя капли и снѣжинки развиваютъ значительную скорость. Восходящiе токи воздуха должны, конечно, сильно замедлять паденiе продуктовъ конденсацiи, такъ что при извѣстныхъ соотношенiях между массой и объемомъ послѣднихъ и силой восходящаго тока продукты конденсацiи оказываются все время на одной и той же высотѣ, или даже уносятся вверхъ. Итакъ, если восходящаго тока нѣтъ, то всѣ продукты конденсацiи, образующiе облака, непремѣнно падаютъ внизъ, хотя бы и чрезвычайно медленно. Это приходится подчеркнуть потому, что еще не такъ давно "плаванiе" облаковъ и тумана въ воздухѣ объяснялось тѣмъ, что первые мельчайшiе продукты конденсацiи представляютъ собой не капли, а пузырьки, настолько легкiе, что они почти не въ состоянiи преодолѣть сопротивленiе нижележащихъ слоевъ атмосферы. Однако, микроскопическое изслѣдованiй тумана, произведенное въ Лондонѣ и на горныхъ метеорологическихъ станцiяхъ, неопровержимо доказало, что и мельчашiя частицы тумана (а слѣд. и облаковъ) состоятъ не изъ пузырьковъ, а изъ мельчайшихъ капель.

Составъ облаковъ. Уже заранѣе можно предположить, и наблюденiя это подтвердили, что форма облаковъ въ значительной степени свяэана съ тѣмъ, состоятъ ли они изъ водяныхъ капель, ледяныхъ кристаликовъ, или частицъ аморфнаго льда. Помимо непосредственыхъ наблюденiй при поднятiяхъ на летательныхъ аппаратахъ, "составъ“ облаковъ удается опредѣлить и оставаясь на твердой землѣ при помощи изученiя оптическихъ явленiй, наблюдаемыхъ въ различнаго рода облакахъ, если послѣднiе очень тонки и находятся между луною или солнцемъ и наблюдателемъ. Въ случаѣ, если такое облако состоитъ изъ ледяныхъ кристалликовъ, луна или солнце кажутся окруженными яркимъ металлически-бѣлымъ кругомъ, отдѣленнымъ отъ свѣтила широкимъ темнымъ полемъ.

Дiаметръ круга в 40—90 разъ превышаетъ поперечникъ свѣтилъ. Кругъ этотъ иногда прiобретаетъ желтоватый, красноватый и зеленоватый переливы; въ большинствѣ случаевъ видны лишь части его. Иногда свѣтило, опоясанное кругомъ, оказывается пересѣчено бѣлой горизонтальной линiей или бѣлымъ крестомъ, на пересѣченiи которыхъ съ кругомъ изрѣдка бываютъ видны круглыя блестящiя пятна, такъ называемыя "ложныя солнца" или "ложныя луны“. Совершенно иной свѣтовой эффектъ получается при аналогичныхъ условiяхъ въ облакѣ, состоящемъ изъ водяныхъ капель. Наблюдать его чаще всего удается въ лунную ночь. Луна оказывается при этомъ окружена широкимъ яркимъ радужнымъ вѣнкомъ, лежащимъ вблизи самаго свѣтила. Внутреннiй край вѣнца зеленовато-фiолетовый, кнаружи переходящiй въ желтовато-оранжевый, а на внѣшнемъ краю въ красный. Изрѣдка наблюдается два такихъ концентрическихъ вѣнца.

Облака, состоящiя изъ аморфнаго льда, ни при какомъ положенiи относительно луны или солнца никакихъ оптическихъ эффектовъ не даютъ.

Основные типы облаковъ. Изъ какихъ бы продуктовъ облака ни состояли, по своему происхожденiю они дѣлятся всего лишь на двѣ группы: 1) облака, обязанныя своимъ происхождениемъ излученiю (земной поверхности или поверхности самаго облака) или соприкосновенiю нижняго теплаго и влажнаго слоя атмосферы съ болѣе высокимъ холоднымъ и 2) облака восходящихъ токовъ воздуха. Для первой группы основной формой является слоистое облако, для второй кучевое. Всѣ остальныя формы облаковъ суть лишь видоизмененiя того или другого, вызванныя либо формой конденсацiи паровъ, либо характеромъ верховыхъ воздушныхъ теченiй.

Слоистыя облака. Простѣйшiй видъ слоистаго облака образуется вслѣдствiе охлажденiя нижнихъ слоевъ атмосферы въ связи съ излученiемъ тепла земною поверхностью и растительнымъ покровомъ. Въ ясные, тихiе лѣтнiе вечера они начинаютъ образовываться вскорѣ послѣ захода солнца, надъ болотами, мокрыми лугами и впадинами, около рѣкъ и озеръ. Поразительно хороши эти низовыя облака-туманы въ ясную лунную ночь въ холмистой мѣстности. Много лѣтъ тому назадъ мнѣ не разъ приходилось любоваться ими съ вершинъ холмовъ у ст. Валдайки. Облитыя луннымъ свѣтомъ, эти пятна клубящагося тумана, какъ двѣ капли воды похожiя на облака, серебряной пеленой покрывающiя низины, красиво выдѣляются на фонѣ темно-зеленыхъ пригорковъ, и почти невозможно отдѣлаться отъ впечатлѣнiя, что находишься на "заоблочной“ вершинѣ въ Альпахъ или на Кавказѣ. Если начать наблюдать за этими туманами съ самаго вечера, то передъ вашими глазами развернется весь процессъ ихъ образованiя.

Вотъ появляются первыя тонкiя бѣлыя пленки у самаго дна низинъ; затѣмъ туманъ, какъ бы клубясь, заполняетъ собой всѣ впадины до высоты 5—6, а иногда и 10 м. отъ дна, гдѣ онъ и лежитъ всю ночь. Къ утру туманъ, если его только не разгонитъ вѣтромъ, начинаетъ подыматься кверху и либо постепенно разсѣивается, либо окутаетъ васъ на нѣсколько мгновенiй вмѣстѣ съ вершиной холма, гдѣ вы стоите, чтобы затѣмъ превратиться въ небольшое слоистое облачко, плывущее по голубому небосклону. Постепенное утолщенiе слоя тумана объясняется тѣмъ, что, разъ образовавшись вслѣдствiе охлажденiя эемной поверхности, туманъ охраняетъ эту послѣднюю отъ дальнейшаго остыванiя, но въ свою очередь начинаетъ своею верхней поверхностью излучать тепло въ пространство, отчего охлаждается слѣдующiй прилегающiй къ нему сверху слой воздуха. Отдѣленiе тумана отъ земли послѣ восхода солнца происходитъ вслѣдствiе нагрѣванiя земной поверхности темными (тепловыми) лучами солнца, свободно проходящими сквозь пелену тумана. При этомъ у самой земли температура воздуха повышается, а вмѣстѣ съ тѣмъ туманъ разсасывается; верхнiе слои его подхватываются образовавшимися отъ нагрѣванiя воздуха у земной поверхности восходящими токами, которые и уносятъ туманъ вверхъ, гдѣ онъ можетъ превратиться въ ровную, разстилающуюся по всему небу, сѣрую пелену, т.-е. въ слоистое облако. У насъ въ Европейской Россiи образованiе слоистыхъ облаковъ принимаетъ иногда грандiозные размѣры осенью, если, послѣ дождливой погоды, устанавливается очень высокое барометрическое давленiе съ его ясным небомъ и значительнымъ преобладанiем ночного лучеиспусканiя надъ нагрѣванiемъ земной поверхности косыми осенними лучами солнца, т.-е. при томъ условiи, если температура нисходящаго тока атмосферы (антициклонъ), обыкновенно повышающаяся (вслѣдствiе сжатiя воздуха) съ приближенiемъ къ землѣ, близъ самой поверхности начинаетъ снова падать въ силу усиленнаго лучеиспусканiя земной поверхностью.

Рис. 1. Мелковолнистое слоисто-кучевое облако (по Любославскому).

Проф. Г. Любославскiй въ своей посмертной работѣ "Что такое облако“ (Записки по гидрографiи, 1916 г. №4), послужившей главнѣйшимъ матерiаломъ для данной статьи, разсказываетъ, какъ въ 1894 г. при описанныхъ условiяхъ над Евр. Россiей образовалось грандиозное низкое слоистое облако. "Послѣ гнилой зимы 1893—94 г. и очень влажнаго, дождливаго лѣта 1894 г. въ ноябрѣ (нов. ст.) надъ юго-запад. половиною Евр. Россiи прошелъ цѣлый рядъ сильныхъ барометрическихъ максимумовъ; давленiе доходило до 783 мм. на эападной нашей окраинѣ. Вмѣстѣ съ этимъ высокимъ барометромъ, который по-ходячему, — но въ существѣ дѣла далеко не вѣрному мнѣнiю — всегда предвѣстникъ или спутникъ хорошей ясной погоды, въ большей части Евр. Россiи небо въ теченiе ноября мѣсяца было затянуто однородной сѣрой пеленой слоистаго облака, изъ котораго сплошь и рядомъ моросилъ мелкiй осеннiй дождь. При высокомъ необычайно барометрѣ этотъ дождь, тянувшiйся съ небольшими перерывами цѣлыми недѣлями, мѣстами даже мѣсяцами, производилъ удручающее впечатлѣнiе: грязь, сырость, темнота — до того, что днемъ приходилось зажигать свѣтъ, и лампы горѣли цѣлые дни, — вмѣстѣ съ этимъ почти сплошнымъ дождемъ сдѣлали то, что нѣкоторые корреспонденты по обзорамъ погоды въ журналѣ "Метеорологическiй Вѣстникъ“ рѣшили, что "барометръ испортился“ и сообщили объ этомъ редакцiи. Дѣло оказалось однако гораздо проще; барометры были въ исправности, все обстояло вполнѣ правильно; и только образованiе типичнаго слоистаго облака въ грандiозныхъ размѣрахъ вблизи земной поверхности было причиною этой удручающей погоды. Въ то самое время, какъ на земле и на большей высотѣ надъ нею стлался туманъ — это грандiозное слоистое облако — надъ его сравнительно небольшой толщею на совершенно безоблачномъ небѣ сiяло яркое солнце. Достаточно было подняться надъ землею на какую-нибудь сотню метровъ или даже меньше, чтобъ въ этомъ убѣдиться" (стр. 631. I. с.).

Рис. 2. Слоисто-кучевое облако.

Гораздо чаще, впрочемъ, слоистыя облака образуются не отъ поднятiя кверху тумана, а просто на верхней границѣ нижняго теплаго слоя атмосферы, если онъ богатъ влагой. Стоитъ верхней границѣ этого слоя почему-либо нѣсколько подняться, какъ подъ влiянiемъ связаннаго съ поднятiемъ остывания, наступаетъ перенасыщенiе воздуха парами и послѣднiе конденсируются, образуя слоистое облако, ничѣмъ не отличающееся отъ тумана, особенно если смотрѣть на него сверху. Сплошное слоистое облако получается при поднятiи верхней поверхности близкаго къ насыщенiю воздушнаго слоя, протекающемъ равномѣрно на широкомъ пространствѣ. Чаще, однако, поднятiе это совершается неравномѣрно. Это можетъ случиться въ томъ случаѣ, если нижнiй влажный слой воздуха движется вдоль земной поверхности въ опредѣленную сторону и съ опредѣленной скоростью, а вышележащiй слой атмосферы передвигается либо въ другую сторону, либо въ ту же, но съ иной скоростью. При этихъ условiяхъ плоскость соприкосновенiя обоихъ слоевъ становится волнистой, потому что, какъ доказалъ еще Гельмгольцъ, если двѣ соприкасающiяся среды, имѣющiя различныя плотности, движутся одна надъ другой съ различными скоростями, или въ различныхъ направленiяхъ, то отъ тренiя ихъ другъ объ друга въ нихъ возникаютъ вихревыя движенiя и, какъ результатъ послѣднихъ, поверхность соприкосновенiя двухъ средъ становится волнистой. При этомъ разстоянiе между гребнями сосѣднихъ волнъ тѣмъ больше, чѣмъ плотность средъ меньше, высота же волнъ возрастаетъ съ увеличенiемъ разницы въ скоростяхъ движенiя сосѣднихъ средъ. Для средъ, имѣющихъ плотность воздуха, разстоянiе между гребнями волнъ, образующихся при указанныхъ условiяхъ, должно быть весьма велико и измѣряется сотнями метровъ. Вмѣстѣ съ тѣмъ наверху, гдѣ тренiе о земную поверхность не является препятствiемъ, воздухъ движется съ очень большими скоростями, почему и высота этихъ волнъ должна быть весьма значительна. Итакъ, при описанныхъ условiяхъ верхняя поверхность нижняго близкаго къ насыщенiю парами слоя атмосферы получаетъ волнистый видъ; при этомъ на гребняхъ волнъ воздухъ подымается и остываетъ, почему здѣсь происходитъ конденсацiя паровъ и образуется облако, а въ долинахъ между волнами воздухъ опускается и нагрѣвается, почему конденсацiя здѣсь не можетъ имѣть мѣсто и облака не образуются. Въ связи съ этимъ небо оказывается покрытымъ рядомъ отдѣльныхъ длинныхъ полосъ облаковъ, напоминающихъ то волны разбушевавшагося моря, то мелкiя волны морской ряби. Первое получается, если оба нашихъ воздушныхъ слоя движутся въ одномъ направленiи, но съ очень различными скоростями; при этомъ сѣрыя волнообразныя массы облаковъ чередуются съ просвѣтами голубого неба, давая нерѣдко мелкiй снѣжок или небольшой дождичекъ. Второе получается, если движенiе обоихъ слоевъ мало отличается по скорости, но идетъ по различнымъ направленiямъ. При этомъ мелковолнистое облако (рис. 1) обволакиваетъ большой участокъ неба, залегая уже сплошной пеленой, безъ голубыхъ просвѣтовъ. Обѣ эти разновидности "слоисто-кучевыхъ" облаковъ (рис. 2) въ большинствѣ случаевъ образуются на сравнительно небольшой высотѣ, гдѣ температура не особенно низка и потому состоятъ изъ водяныхъ капель или (зимою) изъ снѣжинокъ. Описанный процессъ облакообразованiя можетъ разыграться и на большихъ высотахъ, въ болѣе холодныхъ и сухихъ слояхъ воздуха. При этомъ пары превратятся въ ледяные кристаллики, и такъ какъ ихъ получится не особенно много, то образовавшееся облако приметъ видъ полупрозрачнаго сотканнаго изъ волоконъ покрова. Это такъ наз. перисто-слоистыя (рис. 3.) облака, плавающiя на выс. 6-ти кил. и болѣе надъ земной поверхностью. Иногда ледяныхъ кристалликовъ получается при этомъ такъ мало, что облако становится незамѣтнымъ и обнаруживается лишь появленiемъ бѣлесоватаго помутнѣнiя голубого цвѣта неба.—

Рис. 3. Перисто-слоистыя облака (по Любославскому).

Наконецъ, если конденсацiя паровъ происходитъ на верхней границѣ нижняго влажнаго слоя атмосферы опять-таки на большой высотѣ, но при спокойномъ состоянiи послѣдней (при отсутствiи горизонтальныхъ токов), то получается типичное слоистое облако, состоящее уже изъ частицъ аморфнаго льда. Эти такъ называемыя "высоко-слоистыя“ облака имѣютъ видъ плотной пелены, затягивающей на большой высотѣ большую или меньшую часть небосклона. Если они не очень толсты, то солнце просвѣчиваетъ черезъ нихъ, въ видѣ свѣтлаго пятна съ неопредѣленными очертанiями. "Облака эти, говоритъ Любославскiй, образуются и двигаются впереди барометрическихъ минимумовъ, а потому предшествуютъ ненастью, вѣтряной и дождливой погодѣ, которую несутъ съ собою названные вихри“.

Рис. 4. Образование кучевого облака (по Кляйтону).

Облака восходящихъ токовъ. Совершенно иныя формы получаютъ облака, если въ атмосферѣ появляются восходящiе токи, свойственные по преимуществу барометрическим минимумамъ. Охлаждаясь по мѣрѣ поднятiя въ связи съ расширенiемъ воздуха, эти восходящiе токи атмосферы получаютъ наконецъ температуру, при которой содержащееся въ нихъ количество паровъ оказывается достаточнымъ для насыщенiя, послѣ чего начинается процессъ образованiя облаковъ. "Такъ какъ температура въ близкихъ точкахъ атмосферы почти одинакова на одной и той же высотѣ надъ земною поверхностью, то для различныхъ частей восходящаго воздушнаго потока будетъ приблизительно одинакова и та высота, на которой подымающiяся массы достигнутъ насыщенiя водяными парами; конденсацiя начнется, значитъ, въ такомъ случаѣ въ восходящемъ потокѣ повсюду почти на одной и той же высотѣ. Вслѣдствiе этого нижняя граница такого зарождающагося облака приметъ характерную форму почти горизонтальной прямой линiи. Съ боковъ подымающiяся массы воздуха испытываютъ тренiе о сосѣднiе, спокойные слои воздуха; это тренiе значительно замедляетъ движенiе боковыхъ частей потока сравнительно со средними, центральными; поэтому среднiя части облака, опережая боковыя, растутъ гораздо скорѣе и энергичнѣе, чѣмъ его бока. Слѣдствием этого будетъ характерная куполовидная форма, которую быстро принимаютъ при образованiи такiя кучевыя, какъ ихъ принято называть, облака восходящихъ токовъ. (Рис. 4.) Эта куполообразная форма часто сохраняется облаками еще и долго спустя послѣ ихъ возникновенiя". (Любославскiй, стр. 612, 1. с.) Ярко-бѣлыя, если они освѣщены солнцемъ, темно-сѣрыя, если они загораживаютъ солнце отъ наблюдателя, кучевыя облака (Рис. 5.) плывутъ по голубому небу плотными, рѣзко очерченными массами, бросая рѣзкiя тѣни на землю.

Рис. 5. Кучевое облако (по Любославскому).

При этомъ солнце часто не бываетъ видно, но за-то въ промежутки между облаками прорываются снопы солнечныхъ лучей, придающiе ландшафту волшебную красоту и получившiе на Востокѣ названiе "Лучей Будды“.

Рис. 6. Разорванно-кучевое облако (по Любославскому).

Если восходящiе токи встрѣчаютъ наверху сильный боковой вѣтеръ (незаметный внизу), то кучевыя облака вытягиваются по вѣтру, а поднявшись выше, гдѣ вѣтеръ еще сильнѣе, разрываются на части, хотя и рѣзко очерченныя, но теряющiя типичную форму кучевого облака и извѣстныя подъ назв. "разорванно-кучевыхъ облаковъ" (Рис. 6.) Особенно хорошо удается наблюдать процессъ образованiя кучевыхъ облаковъ въ горныхъ мѣстностяхъ. Здѣсь на вершинахъ днемъ всегда устанавливаются сильные восходящiе воздушные токи, вызываемые сильнымъ нагрѣванiемъ воздуха на днѣ горныхъ долинъ. Поэтому-то вершины горъ въ Альпахъ, на Кавказѣ и т. д., обыкновенно чистыя въ утреннiе часы, ближе къ полудню обволакиваются облаками восходящихъ токовъ. Если на высотѣ вершинъ воздухъ спокоенъ, то облака эти имѣютъ типичную форму кучевыхъ; они окутываютъ вершину и обыкновенно подымаются такъ же высоко надъ ней; если, напротивъ, тутъ господствуетъ сильный вѣтеръ (что обычно и бываетъ), то верхняя часть образовавшагося облака разсѣивается вѣтромъ, такъ что верхняя граница облака оказывается немногимъ выше самой вершины и облако обрывается здѣсь довольно рѣзко. Получается такъ называемая облачная "скатерть горъ“, которая кажется неподвижной, тогда какъ въ дѣйствительности она безпрерывно таетъ своими верхними частями и возстановляется на счетъ новыхъ запасовъ влаги, приносимой снизу восходящими токами воздуха.

Рис. 7. Темное грозовое облако с бѣлой оторочкой (по Любославскому).

Если въ жаркiй лѣтнiй день нижнiе слои атмосферы обильно насыщены влагой, то какъ на равнинѣ, такъ и въ горахъ быстрые восходящiе токи получаютъ громадное распространенiе; унося съ собой вверхъ массу водяныхъ паровъ, они сначала даютъ типичныя кучевыя облака, быстро наростающiе верхними частями, которыя громоздятся другъ на друга и принимаютъ фантастическiя очертанiя; внизу темныя, выше бѣлыя, они къ вечеру часто окутываютъ собой горизонтъ, а ночью въ нихъ вспыхиваютъ зарницы.

Рис. 8. Послѣдовательное измѣненiе грозового облака (по Девису).

При еще большей насыщенности атмосферы влагой и еще болѣе сильныхъ восходящихъ токахъ воздуха процессъ образованiя облаковъ развивается и далѣе: подымаясь до очень высокихъ воздушныхъ слоевъ, гдѣ царятъ низкiя температуры, восходящiе токи вызываютъ тамъ образованiе тонкаго бѣлесоватаго облачнаго покрова, состоящаго уже не изъ водяныхъ капель, а изъ ледяныхъ кристалликовъ.

Рис. 9. Градовыя башни надъ грозовымъ облакомъ (по Штрейту).

Подхваченное верховымъ вѣтромъ это, т. наз. "ложно-перистое“ облако расползается въ стороны, образуя бѣлую кайму около свинцовой массы водяныхъ обдаковъ. Въ общемъ получается типичное грозовое облако (Рис. 7), достигающее иногда до 10 км. толщины.

Рис. 10. Высоко-кучевыя облака (по Любославскому).

При образованiи такого облака электрическое равновѣсiе атмосферы нарушается и начинаются разряды между землей и облакомъ и между различными частями самаго облака. Образованiе и послѣдовательныя измѣненiя формы этихъ грозовыхъ облаковъ (Рис. 8) можно прекрасно наблюдать у насъ на Уралѣ, или въ ю.-запад. Прiуральѣ, гдѣ появленiе грозовыхъ облаковъ въ лѣтнiе дни — заурядное явленiе. Иногда на фонѣ описаннаго свинцоваго грозового облака появляются еще особыя бѣлесоватыя полосы, изъ которыхъ выпадаетъ градъ. При благопрiятныхъ условiяхъ удавалось наблюдать, что въ такихъ случаяхъ надъ массой грозового облака возвышается еще подобiе грандiозной двухъярусной облачной башни. (Рис. 9). Здѣсь-то и происходитъ, повидимому, образованiе града, вслѣдствiе встрѣчи переохлажденныхъ массъ воды, уносимыхъ вверхъ восходящими токами воздуха, съ кристалликами льда, вокругъ которыхъ и происходитъ быстрое оледѣненiе воды.

Рис. 11. Образованiе перистаго облака (по Остхоффу).

Другое видоизмѣненiе грозового облака, т. наз. кучевидно-дождевое облако, получается въ томъ случаѣ, если восходящiе токи воздуха имѣютъ небольшiя горизонтальныя сѣченiя и подымаются съ большой быстротой, крутясь вокругъ вертикальной оси. Въ этихъ случаяхъ грозовое облако получаетъ сходство съ кучевымъ, имѣющимъ форму "красивой витой колонны с закругленной верхушкой, обыкновенно слегка наклоненной въ сторону изгибающаго его бокового вѣтра" (Любославский, стр. 623. 1. с.). Всѣ эти разновидности грозовыхъ облаковъ возникаютъ особенно часто на южной и юго-вост. сторонахъ барометрическихъ минимумовъ. Возвратимся, однако, къ простымъ кучевымъ облакамъ и прослѣдимъ ихъ судьбу, если они заносятся восходящими токами воздуха на очень значительную высоту. Будучи вынесены до волнистой (см. выше) пограничной поверхности, отдѣляющей два воздушныхъ слоя, обладающихъ различными плотностями, кучевыя облака, обычно разбросанныя по небу въ безпорядкѣ, выстраиваются въ правильные ряды, образуя т. наз. "высоко-кучевыя“ облака (Рис. 10), въ общем сохраняющiя типичные признаки кучевыхъ; только въ случаѣ очень большого скопленiя ихъ, они сбиваются настолько тѣсно, что становятся трудноотличимы отъ слоисто-кучевого облака.

Рис. 12. Перистое облако (по Любославскому).

Если кучевое, или разорванно-кучевое облако оказывается занесеннымъ еще дальше вверхъ, гдѣ температуры очень низки, a воздухъ сухъ, то нерѣдко получается полная метаморфоза кучевого облака. Проф. Любославскiй, наблюдавшiй эту метаморфозу около Кисловодска, описываетъ ее слѣд. словами: "27 iюня (10, VII н. ст.) 1914 г. около 9 ч. утра по сѣв.-восточной части ярко-голубого неба плывутъ типичныя разорванно-кучевыя облака. Временами отъ нихъ спускаются внизъ (какъ на рисункахъ у Остхофа, Рис. 11) тонкiя просвечивающiя нити, медленно падающiя внизъ и слегка отклоняемыя вѣтромъ влѣво, къ сѣверу. Разорванно-кучевыя облака постепенно распадаются на эти нити и исчезаютъ, а на ярко-голубомъ небѣ остаются изъ нихъ образовавшiяся волокна прекраснѣйшихъ типичнѣйшихъ перистыхъ облаковъ“ (стр. 647, 1. с.; См. Рис. 12). Итакъ, попавъ въ атмосферу съ очень малымъ содержанiемъ влаги и очень низкой температурой, кучевое облако частью растворяется, частью мѣняетъ свой характеръ, въ связи съ переходомъ водяныхъ капель въ твердое состоянiе. По новѣйшимъ наблюденiямъ оказалось, что получающiяся при этомъ перистыя облака въ большинствѣ случаевъ состоятъ не изъ ледяныхъ кристалликовъ, какъ это думали раньше, а изъ частицъ аморфнаго льда, такъ какъ никакихъ свѣтовыхъ явленiй, характерныхъ для ледяныхъ кристалликовъ, въ нихъ не наблюдается. Нити, изъ которыхъ состоятъ перистыя облака, — это тѣ полосы атмосферы, въ которыхъ располагаются падающiя внизъ или несущiяся по вѣтру ледяныя частицы. Легкiя, ажурныя перистыя облака являются, какъ извѣстно, вѣрнымъ предвѣстникомъ ясной погоды, напротивъ — болѣе плотная ихъ разновидность, у которой "волокна" располагаются длинными рядами, напоминающими бородки пера, предвѣщаютъ ненастье, такъ какъ свидѣтельствуютъ о томъ, что восходящiе токи несутъ съ собою очень много влаги, такъ что и высоко наверху ея накопляется значительное количество. По всей вѣроятности, рядовое расположенiе "волоконъ" связано съ волнами, образующимися на пограничной плоскости двухъ сосѣднихъ слоевъ воздуха различной плотности, движущихся въ одномъ направленiи, но съ различными скоростями. Почти при тѣхъ же условiяхъ возникаетъ другая разновидность верховыхъ облаковъ восходящаго тока — "перисто-кучевыя“ облака — (Рис. 13), почему и они являются вѣрнымъ предвѣстникомъ плохой погоды. Наблюденiя показали, что эти облака, тоже состоящiя изъ аморфныхъ частицъ льда, образуются въ томъ случаѣ, если подымающiйся теплый и влажный воздухъ наверху соприкасается съ горизонтомъ воздуха сухого и холоднаго, при чемъ оба воздушныхъ слоя движутся въ разныя стороны и съ различными скоростями, вслѣдствiе чего плоскость, ихъ раздѣляющая, получаетъ форму ряби, на гребняхъ которой и образуются отдѣльные кусочки этихъ облаковъ. Поэтому-то перисто-кучевое облако кажется состоящимъ изъ правильныхъ рядовъ отдѣльныхъ очень мелкихъ облачныхъ комочковъ голубовато-бѣлесоватаго цвѣта съ перламутровымъ отливомъ, комочковъ, получившихъ названiе "барашковъ“. Такимъ образомъ между верховыми облаками восходящихъ токовъ и такими же слоистыми облаками наблюдается большая аналогiя по крайней мѣрѣ въ тѣхъ случаяхъ, когда наверху они подвергаются воздѣйствiю одинаковыхъ условiй.

Рис. 13. Перисто-кучевыя облака (по Любославскому).

Облака смѣшаннаго типа. Само собой разумѣется, что оба основныхъ типа облаковъ (слоистое и кучевое) могутъ встрѣчаться на небосклонѣ и вмѣстѣ, особенно въ томъ случаѣ, если происходитъ переломъ въ состоянiи атмосферы, напр., когда барометрическiй минимумъ смѣняетъ собой барометрическiй максимумъ. Ясно, что въ такомъ случаѣ образовавшiяся ранѣе слоистыя облака не исчезнутъ сразу, а сначала будутъ видоизмѣнены появившимися восходящими токами. При этомъ кучевое облако можетъ образоваться на верхней поверхности слоистаго, если восходящiе токи приподымутъ въ данномъ мѣстѣ верхнюю границу слоистаго облака, либо кучевыя облака образуются подъ слоистыми и эатѣмъ сливаются съ послѣдними; получаются т. наз. "слоисто-кучевыя" облака.

Дождевыя облака. Какимъ бы образомъ облако ни произошло, какую бы форму оно ни имѣло, оно всегда является элементомъ скоро преходящимъ: все равно, растаетъ ли оно въ струѣ сухого воздуха, будетъ ли разсѣяно вѣтромъ, или упадетъ на землю въ видѣ жидкихъ или твердыхъ гидрометеоровъ. Послѣднее возможно лишь въ томъ случаѣ, если водяныя капли или ледяныя частицы окажутся настолько велики и тяжелы, что смогутъ преодолѣть сопротивленiе нижележащихъ слоевъ воздуха. Наблюденiя показываютъ, что при подходящихъ условiяхъ гидрометеоры могутъ выпадать изъ нижнихъ частей облаковъ различнаго происхожденiя и различной формы (напр., изъ кучевого, слоистаго, слоисто-кучевого, грозового и т. д.). при чемъ нижнiя части облаковъ принимаютъ грязно-сѣрый цвѣтъ, такъ какъ крупныя капли и снѣжинки мало прозрачны; паденiе самихъ гидрометеоровъ часто выражается въ томъ, что отъ облака спускаются внизъ какъ бы лохмотья. Такимъ образомъ, "дождевыя облака“ нѣтъ основанiй выдѣлять въ особый типъ, какъ это обычно дѣлается.

Высота облаковъ. Вообще говоря, облака каждаго изъ описанныхъ типовъ чаще всего образуются на болѣе или менѣе опредѣленныхъ высотахъ надъ поверхностью земли. Однако, въ виду сложной зависимости образованiя облаковъ отъ степени нагрѣванiя и остыванiя земной поверхности, отъ толщины нижняго теплаго слоя атмосферы и отъ того, на какой высотѣ лежитъ въ данный моментъ прикрывающiй его слой иной упругости и иного направленiя движенiя и т. д., — высо́ты, на которыхъ наблюдали образованiе облаковъ различныхъ типовъ, сильно колеблются, особенно, если сопоставлять наблюденiя, сдѣланныя въ совершенно различныхъ широтахъ и въ разныя времена года, какъ это сдѣлано въ нижеслѣдующей таблицѣ.

Высота облаковъ надъ землею въ км. (по Любославскому, Клоссовскому и дp.).

Сопоставимъ еще среднiя высоты облаковъ различныхъ типовъ со средними температурами, господствующими въ атмосферѣ на различныхъ высотахъ:

Отсюда видно, что облака образуются лишь до тѣхъ высотъ, гдѣ температура воздуха съ высотою убываетъ, исчезая тамъ, гдѣ температура перестаетъ съ высотою падать, или даже нѣсколько возрастаетъ. Другими словами, образованiе облаковъ свойственно лишь нижнимъ слоямъ атмосферы, вся жизнь которыхъ тѣсно связана съ нагрѣванiемъ и остыванiемъ земной поверхности; на тѣхъ же высотахъ, куда влiянiя охлажденiя и нагрѣванiя земли уже не передаются, облаковъ не существуетъ. Образуясь и исчезая въ нижнихъ слояхъ атмосферы, они даютъ человѣку возможность безъ сложныхъ инструментовъ отгадывать тѣ процессы, которые разыгрываются въ данный моментъ въ этихъ слояхъ атмосферы; нужно только, чтобъ онъ умѣлъ расшифровывать эти "природные iероглифы”.