Дождь

Дождь — атмосферные осадки, выпадающие из облаков в виде капель жидкости со средним диаметром от 0,5 до 6—7 мм.

Жидкие осадки с меньшим диаметром капель называются «моросью». Капли с диаметром больше 6—7 мм разбиваются во время падения из облаков на меньшие капли, поэтому даже при сильнейшем ливне (сильном проливном дожде) диаметр капель не превышает 6—7 мм. Интенсивность дождя обычно составляет от 0,25 мм/ч (моросящий дождь) до 100 мм/ч (ливень).

Процесс образования дождя и его выпадение

Дождь выпадает, как правило, из смешанных облаков (преимущественно слоисто-дождевых и высокослоистых), содержащих при температурах ниже 0 °C переохлаждённые капли и ледяные кристаллы. Упругость насыщения водяного пара над каплями больше, чем над ледяными кристаллами при той же температуре, поэтому облако, даже не насыщенное водяным паром по отношению к каплям воды, будет перенасыщенно по отношению к кристаллам, что приводит к росту кристаллов при одновременном испарении капель.

Укрупняясь и утяжеляясь, кристаллы выпадают из облака, примораживая к себе при этом переохлаждённые капли. Входя в нижнюю часть облака или под него в слои с температурой 0 °C, они тают, превращаясь в дождевые капли. Меньшее значение в образовании дождя имеет слияние облачных капель между собой. Если солнце освещает летящие дождевые капли, то при определённых условиях можно наблюдать радугу.

Долгое отсутствие дождя приводит к засухе.

Образование дождевых облаков

Образование дождевых облаков происходит или от смешивания двух масс воздуха, близких к насыщению, но различных температур, или при соприкосновении влажного воздуха с более холодной поверхностью земли, или в восходящих воздушных течениях. В первом случае влажность смеси всегда превышает влажность смешивающихся масс и воздух может сделаться насыщенным; дожди, выпадающие по этой причине, слабы, хотя при продолжительном её воздействии может выпасть большое количество воды. К такого рода дождям относятся мелкие, но продолжительные осенние дожди европейских стран. При наличии второй причины дожди часто идут в прибрежных странах при морских ветрах в холодную часть года.

Самые обильные осадки выпадают при восхождении воздуха, особенно в тёплых странах, где содержание водяного пара в воздухе особенно значительно: переходя в верхние, более разрежённые, слои атмосферы воздух расширяется, причём температура его понижается, он приближается к степени насыщения и даже переходит её, и часть водяных паров конденсируется. Сюда относятся осадки, выпадающие при поднятии влажного воздуха по склонам гор, а также осадки в областях формирования циклонов (барометрических минимумах).

Распределение осадков Распределение дождей и осадков вообще по земной поверхности и по временам года имеет важное климатическое значение.

По регионам

Весьма значительное количество дождей в течение года выпадает в штилевой полосе над океанами вследствие восхождения тёплого и богатого паром воздуха, приносимого пассатами. Над Атлантическим океаном штилевая полоса (область экваториальных дождей) передвигается в течение года то на север, то на юг между параллелями 5° ю. ш. и 12° с. ш. Дожди здесь идут бо́льшую часть года днём, ночью же небо обычно проясняется. Наибольшее годовое количество осадков, впрочем, выпадает не здесь, а там, где влажные ветры встречают высокий горный хребет, перпендикулярный к ним. Замечательным примером могут служить осадки в Черапунджи, на южном склоне гор Кхаси, к северу от Бенгальского залива. В течение шести месяцев (с апреля по сентябрь) здесь дует юго-западный муссон; приходя с Индийского океана, он, при высокой температуре, богат водяным паром, а проходя над влажной и жаркой болотистой равниной, отделяющей горы Кхаси от Бенгальского залива, ещё более обогащается им. Уже немного поднявшись по склонам гор, он доходит до насыщения и выделяет массу осадков. В Черапунджи ежегодно (или, лучше сказать, в течение шести тёплых месяцев), в среднем, выпадает 11 777 мм дождяКлиматограмма. Черапунджи .

К дождливым местностям, кроме южного склона гор Кхаси, относятся также: Малабарский берег на юго-западе Индостана (на самом берегу выпадает ежегодно более 3000 мм, а на склоне гор — более 6000 мм осадков), равнины Амазонки, часть Центральной Америки, Зондские и Молуккские острова (более 1500 мм).

В средних широтах очень дождливые регионы — бо́льшая часть Китая и вся Япония. Местности, особенно бедные осадками: Сахара, Калахари, Аравия, бо́льшая часть Ирана, Арало-Каспийская низменность, бо́льшая часть нагорий Азии, внутренняя Австралия, западные нагорья Северной и Южной Америки, высокие широты северного полушария, области пассатов на океанах. Причины этого различны; так, в Сахаре и Арало-Каспийской низменности бо́льшую часть года дуют ветры с севера, удаляющиеся, по мере движения к югу, от степени насыщения и потому сухие; барометрические минимумы проходят здесь редко, а если и проходят, то вследствие большой сухости воздуха обильными осадками не сопровождаются.

Нагорья Азии окружены горами, которые конденсируют влагу, приносимую ветрами, на своих внешних склонах, внутрь же проходят ветры сухие. Пассаты, при своём движении в более жаркие страны, постепенно нагреваются, и если идут над океанами, то обогащаются паром, однако степени насыщения не достигают и являются ветрами сухими. Дожди в них выпадают почти исключительно при прохождении ураганов, обычно сопровождающихся страшнейшими ливнями.

Распределение осадков в умеренных широтах обусловливается, главным образом, направлением движения и повторяемостью циклонов и антициклонов (барометрических минимумов и максимумов). Первые, как было упомянуто ранее, сопровождаются большой облачностью, осадками; вторые — сухой, ясной погодой. Кроме того, как и вообще, большое влияние оказывают распределение суши и воды и горных хребтов. В Европе дождевые области обычно окружают циклон со всех сторон, часто в виде концентрических с изобарами зон.

Наиболее обильные осадки являются не вблизи самого циклона, а у границ его области, между изобарами 745—760 мм ртутного столба, а также в резко выдающихся выпуклостях изобар, указывающих на существование второстепенных минимумах в области главного циклона, большей частью — в юго-восточной части последнего. Во второстепенных минимумах наблюдаются вихреобразные движения воздуха, сопровождаемые ливнями и грозами.

В России В России осадки приходят, в основном, с циклонами из Малой Азии, Средиземного, Чёрного морей, в меньшей степени — из Северной Атлантики. Они распределены весьма неравномерно, и наибольший контраст наблюдается по различные стороны Кавказских гор: наибольшее годовое количество их на восточном берегу Чёрного моря и на Кавказе (более 2000 мм), а самое малое количество осадков — на северном побережье Каспийского моря (до 200 мм в год).

Много осадков выпадает на Северо-Западе Европейской территории России — в частности, в Санкт-Петербурге. Здесь влияние оказывают влажные воздушные массы Северной Атлантики. Много осадков в районе Воркуты, где влажные атлантические воздушные массы взаимодействуют на западных склонах Полярного Урала с холодными арктическими массами. Также много осадков выпадает на северо-западных склонах Алтайских гор и вдоль Салаирского кряжа.

На Дальнем Востоке много осадков выпадает на Сахалине и Курильских островах.

Дефицит осадков наблюдается в южной степной зоне России от Калмыкии до Кулундинской равнины в Алтайском крае. Хотя эти области открыты для атлантических воздушных масс — равнинный рельеф не создаёт предпосылок для осадкообразования. К востоку от Алтая и Салаирского кряжа осадков тоже мало, но уже по причине того, что туда не доходят влажные воздушные массы.

На Дальнем Востоке дефицит осадков обусловлен тем, что суша расположена к западу от Тихого океана, и перенос воздушных масс общей циркуляцией атмосферы невозможен. Здесь осадки носят только муссонный характер.

Мало осадков также на берегах и островах Северного Ледовитого океана, вследствие того, что здесь воздух холоден и потому содержит мало водяного пара.

По времени года По Земле осадки, в целом, распределены весьма неравномерно в течение года. Сюда относятся области муссонов (южно-азиатская, восточно-азиатская, африканская и австралийская). Здесь в течение холодных месяцев дуют сухие ветры, и осадков не выпадает или выпадает очень мало; тёплые месяцы, напротив того, весьма дождливы. Сюда же относятся южные части средних широт (субтропические страны); здесь лето сухо, а зима, весна и осень дождливы. Это происходит от передвижения к северу и югу областей высокого атмосферного давления, находящихся у полярных границ пассатов. В Старом свете эта полоса охватывает Месопотамию, Иран, восточное Закавказье и более низкие места Центральной Азии.

В умеренных широтах резкой разницы в распределении осадков по временам года вообще не замечается. В Европе наибольшее количество осадков выпадает: в Норвегии — в сентябре-декабре, в Шотландии и на Фарерских островах — в декабре-январе, в Швеции — в августе, в Дании — в августе-сентябре, в Нидерландах и северной Германии — в августе, в средней и южной Германии — в июне-августе, в Бельгии — в сентябре, в западной и северной Франции — в октябре-ноябре, в южной Франции и большей части Италии — в октябре, в средней и восточной Европе — летом, в северной Швейцарии — в августе, в Австрии, Венгрии и Чехии — в июне, в западной и южной частях Пиренейского полуострова — зимой, на внутреннем плоскогорье — осенью и весной, на Балканском полуострове — зимой и осенью.

Дождевые капли

Выпадение капель происходит, когда маленькие капли воды сливаются в более крупные, или когда капли воды замерзают на кристалле льда — этот процесс известен как процесс Бержерона-Финдайзена. Обычно сопротивление воздуха заставляет капельки воды оставаться висеть в облаке. Когда возникает турбулентность воздуха, маленькие капельки воды сталкиваются, производя большие капли. Поскольку эти крупные капли воды опускаются, слияние продолжается, так что капли становятся достаточно тяжёлыми, чтобы преодолеть сопротивление воздуха и выпасть в виде дождя. Наиболее часто слияние происходит в облаках, где температура выше точки замерзания воды.

В облаках, где температура ниже точки замерзания воды, когда кристаллы льда набирают достаточную массу, они начинают падать вниз. Как правило, это требует от кристаллов льда большей массы, чем от водяных капель для начала их выпадения. Этот процесс зависит от температуры, поскольку переохлаждённые капли воды существуют только в облаках, где температура ниже точки замерзания воды. Кроме того, из-за большой разницы температур между облаком и землёй, эти кристаллы льда могут растаять при выпадении, становясь дождём.

Дождевые капли имеют размеры от 0,1 до 6-7 мм — средний диаметр, при превышении которого они, как правило, распадаются. Меньшие капли называют облачными, и их форма является сферической. Когда капля увеличивается в размерах, её форма становится всё более сплюснутой, благодаря давлению встречного воздушного потока. Большие капли дождя имеют более плоский низ. Очень крупные капли имеют форму парашюта. Вопреки распространённому мнению, их форма вовсе не напоминает слезинку. Самые большие капли дождя на Земле были зафиксированы в Бразилии и на Маршалловых островах в 2004 году — некоторые из них достигали диаметра 10 мм. Их большой размер объясняется формированием конденсата на крупных частицах дыма или столкновением между каплями при большой их концентрации в воздухе.

Интенсивность и продолжительность дождя, как правило, обратно пропорциональны, то есть непогода высокой интенсивности, вероятно, будет кратковременной, а продолжительность слабых осадков может быть значительной. Капли дождя, образующиеся из тающего града, как правило, больше остальных. Скорость падения дождевых капель диаметром 0,5 мм на уровне моря и без ветра составляет 2 м/с, в то время как капли диаметром 5 мм имеют скорость от 9 м/с. Звук падения капель дождя о воду вызывается пузырьками воздуха, колеблющимися под водой.

Кислотные дожди