Облаците са аерозолни образувания, съставени от видима маса миниатюрни течни капчици, ледени кристали или други частици, висящи в атмосферата на дадена планета. Тези капчици или кристали може да са съставени от вода или други вещества. На Земята облаците се образуват в резултат на насищането на въздуха при охлаждането му до точката на оросяване или в резултат на достигането на достатъчна влажност, обикновено под формата на водна пара, от съседен източник, така че точката на оросяване да се повиши до преобладаващата температура. Облаците се виждат в земната хомосфера, включваща тропосферата, стратосферата и мезосферата. Изучаването на облаците се нарича нефология и представлява клон на метеорологията.
При именоването на облаците в техните съответни атмосферни слоеве се използват две форми – латинска и разговорна. Типовете облаци в тропосферата, най-близкия до земната повърхност атмосферен слой, имат латински наименования, въведени с универсалната номенклатура на Люк Хауърд. Официално предложена през 1802 година, тя става основа на съвременната международна система, която разделя облаците на пет физически форми, които се появяват в някои или във всички нива (етажи). Тези физически типове, в приблизителен нарастващ ред на конфективната активност, са слоести, перести, слоесто-купести, купести и купесто-дъждовни. Физическите форми се разделят по височина на десет основни родотипа. Латинските имена на родовете от висока ниво се образуват с представката cirro-, а тези за средно ниво – с представката alto-. Повечето родове се подразделят допълнително на видове, а те – на разновидности. Много ниските слоести облаци, които достигат до земната повърхност, се наричат с разговорното име мъгла, но нямат латинско наименование.
Два вида перести облаци, които се образуват високо в стратосферата и мезосферата нямат латински наименования. Те се виждат рядко, главно в полярните области. Облаци са наблюдавани и в атмосферите на други планети и спътници в Слънчевата система и извън нея. Те обаче имат различни температурни характеристики и често са съставени освен от вода и от други вещества, като метан, амоняк и сярна киселина.
Като цяло хомосферните облаци може да се класифицират по форма и височина в десет тропосферни рода, мъглата на приземното ниво и двата допълнителни типа над тропосферата. Купестият род включва три вида, маркиращи вертикалния размер. Облаците с достатъчен вертикален размер, за да преминават през повече от едно височинно ниво се класифицират според височината на първоначалното им образуване, а понякога неформално са наричани облаци с вертикално развитие.
Форми и нива Слоестообразни (неконвективни) Перестообразни (предимно неконвективни) Слоесто-купестообразни (ограничено конвективни) Купестообразни (свободно конвективни) Купесто-дъждовнообразни (силно конвективни)Екстремно високи Полярни мезосферни Много високи Полярни стратосферни Високи Пересто-слоести Перести Пересто-купести Средни Високо-слоести Високо-купести Ниски Слоести Слоесто-купести Купести облаци на хубавото време С вертикално развитие Слоесто-дъждовни Средни купести Издигащи се с вертикално развитие Мощни купести Купесто-дъждовниПовърхностни Мъгла
Наименование и история на изследванията Наименованието „облак“ произлиза от праславянската дума *обволкати със значение „обличам“.
Най-ранните системни изследвания на облаците са част от по-общото изучаване на времето и на естествените науки. Около 340 пр.н.е. древногръцкият философ Аристотел пише трактата „Метеорологика“, в който обобщава познанията на епохата за естествените науки, включително за времето и климата. Първоначално валежите и облаците, в които те се образуват, се наричат метеори, от гръцката дума означаваща „високо в небето“. Със същия произход е и съвременния термин метеорология, науката за облаците и времето. „Метеорологика“ се основава на интуицията и на прости наблюдения, а не на съвременния научен метод. Въпреки това тази книга е първото известно изследване, което се опитва да разглежда широк кръг метеорологични теми.
След столетия на спекулативни теории за образуването и поведението на облаците, първите наистина научни изследвания са предприети от Люк Хауърд в Англия и Жан-Батист Ламарк във Франция. Хауърд е методичен наблюдател със солидна основа в латинския език, която през 1802 година използва за класификацията на различни тропосферни облаци. Той смята, че променящите се форми на облаците са ключът към прогнозирането на времето. През същата година Ламарк работи независимо от него върху класификацията на облаците и предлага друга схема за наименования, която обаче не се налага дори в родината му, тъй като използва необичайни френски имена за видовете облаци. Неговата номенклатура включва дванадесет категории облаци с имена като „мъгляви“, „пъстри“ и „метловидни“. В същото време Хауърд използва общоприетия латински и номенклатурата му се възприема бързо. Популярността на номенклатурата на Хауърд е такава, че германският поет с интерес към природните науки Йохан Волфганг фон Гьоте пише четири стихотворения за облаците, посвещавайки ги на Хауърд. В доразработен вид системата на Хауърд е официално приета на Международната метеорологична конференция през 1891 година. Тя обхваща само тропосферните видове облаци, като откриването на по-високите облаци в края на XIX век води до създаването на отделна класификационна схема за тях.
Образуване Земните облаци могат да се наблюдават в по-голямата част от хомосферата, включваща тропосфера, стратосфера и мезосфера. В тези слоеве на атмосферата въздухът може да се водонасити в резултат на своето охлаждане до точката на оросяване или с навлизане на влага от съседен източник. Във втория случай насищането настъпва, когато точката на оросяване се повиши до средната температура на въздуха.
Адиабатно охлаждане се получава, когато един или повече от трите начина на издигане – циклонно (фронтово), конвективно или орографско – накара въздушна област, съдържаща невидима водна пара, да се издигне и охлади до своята точка на оросяване, температурата, при която въздухът се водонасища. Докато въздухът се охлажда до точката си на оросяване и се водонасища, водната пара обикновено кондензира и образува облачни капчици. Тази кондензация се извършва най-вече по кондензационни ядра, като солни или прахови частици, които са достатъчно малки, за да се задържат във въздуха от нормалната атмосферна циркулация.
Фронтово и циклонно издигане възниква, когато стабилна въздушна маса е изтласкана нагоре от атмосферен фронт или около център на ниско налягане от процеса на конвергенция. Топлите фронтове, свързани с нетропическите циклони, обикновено създават предимно перестообразни и слоестообразни облаци върху големи области, освен ако приближаващата топла въздушна маса е нестабилна, като в този случай най-често в основния облачен пласт се формират мощни купести и купесто-дъждовни облаци. Студените фронтове обикновено се движат по-бързо и генерират по-тясна ивица облаци, предимно слоесто-купести, купести или купесто-дъждовни, в зависимост от устойчивостта на топлата въздушна маса непосредствено пред фронта.
Друг източник на образуване на облаци е конвективното издигащо движение на въздуха, предизвикано от дневното слънчево нагряване на повърхностния слой. Неустойчивостта на въздушната маса дава възможност за формиране на купестообразни облаци, които да доведат до дъжд при достатъчно влажен въздух. В немного чести случаи конвективното издигане може да стане достатъчно мощно, за да премине през тропопаузата и да измести върха на облака в стратосферата.
Трети източник на издигане е движението на вятъра, придвижващ въздушна маса над физическа преграда като планина (орографско издигане). Ако въздухът е като цяло устойчив, се образуват само шапки от висококупести облаци над планината. Ако обаче въздухът е достатъчно влажен и нестабилен, се получават орографски валежи и гръмотевични бури.
Наред с адиабатното охлаждане, което има нужда от източник на издигане, има и три основни неадиабатни механизма на спадане на температурата на въздуха до неговата точка на оросяване. Топлопроводното, излъчвателното и изпарителното охлаждане нямат нужда от издигащ механизъм и могат да предизвикат кондензация на повърхностното ниво с образуване на мъгла.
Последният начин на образуване на облаци е нарастването на водното съдържание до достигане на водонасищане без охлаждане на въздушната маса. Източници на такова овлажняване могат да бъдат водна маса или мокра земна повърхност, валеж или вирга и транспирация от растителността.
Облачност
Облачност е наличието на облаци над определен район на Земята. Това явление има две значения:: Облаците са източник на валежите и техният вид дава предварителна информация за характера на валежа; При наличието на облаци намалява продължителността на пряката слънчева радиация.
Облачността като количество се определя на око. Оценката се прави по десетобална система. Мислено се разделя небосвода на 10 равни части и се оценява покриването му с облаци от 1/10 до 10/10. Тъй като височината на облаците има голямо значение за евентуалните валежи, прието е облачността в балове да се характеризира като:
Обща – заоблачаването въобще Ниска – заоблачаването с ниски облаци
Отчитането на ниската облачност става на първо място. Ако небето е покрито изцяло с облаци, от което 8/10 с ниски облаци се отчита, както следва: „ниска облачност“ – 8 и „обща облачност“ – 2.
За синоптични нужди е необходимо да се определя и динамиката в развитието на облаците. Развитието на облаците става в две посоки – хоризонтално и вертикално. Хоризонталното им развитие води до увеличаване или намаляване на облачността като цяло или до разтапяне или уплътняване на облаците. Вертикално развитие търпят най-вече купестите облаци и то към растеж.
Формата на облаците се определя по международна класификация. В големите метеорологични станции (МТО-станции) се определят и се записват задължително всички видове облаци, както и техния дял в общата облачност. В случаите, когато формата на облака се определя по време на валеж при бал на заоблачаването 10, за преобладаващите облаци се съди по интензивността на валежа.
Определянето на височината на облаците може да става окомерно, с балони или с прожектори. Последните два начина се използват в специализираните МТО станции, докато окомерното определяне дава по-неточна представа. Височината на облаците не е самоцелен показател, а е свързана с класификацията им.
Ако определянето на облачността в МТО-станциите става по време на мъгла и са възможни грешки, е задължително това да бъде описано. В случаите, когато поради мъгла се вижда само част от небосвода, определянето на облачността във видимата част става както обикновено, а за останалата част се записва наличието на мъгла.
Класификация на облаците Международната класификация на облаците ги разделя по височина над повърхността, форма, структура и строеж, както и по оцветяване.
Според височината облаците се разделят на 3 етажа: Високи облаци – над 6000 м Средни облаци – между 2000 и 6000 м Ниски облаци – под 2000 м. Към тях се отнасят и купестите облаци, с голяма вертикална мощност, които в основата си се намират под 2000 м, а горният им слой може да бъде над 2000 м.
Високи облаци
Семейството на високите облаци най-често имат нишковидна структура и са изградени от ледени кристали. Дори при по-висока плътност те не могат да затъмнят Слънцето. Тези облаци не дават валежи, които да достигнат земята, макар че във височина при някои разновидности се наблюдава валеж. Общото им название е перести облаци. Наблюдават се 3 основни вида и десетина подвида: Перести облаци (Cirrus – Ci). Това са отделни влакнести бели облаци, които често сменят формата си; Пересто-купести облаци (Cirrocumulus – Cc). Представляват дребни бели купести образувания, разположени на групи или редове; Пересто-слоести облаци (Cirrostratus – Cs). Тънка беловата пелена, която може да закрива частично или изцяло небето, но контурите на слънцето и луната са видими;