Як давно ви були на хмарі № 9, а коли малювали їх, чи може милувались заходом Сонця?!

Так, все це нагадує нам про хмари як неймовірну декорацію атмосфери та, зрештою, можливість її ідентифікації.

Хмари стали символом прогнозу погоди. У 1975 році 22-річний графічний дизайнер Марк Аллен застосував символ-магнітик купчастих хмар для презентації прогнозу погоди служби BBC. Так, це були саме купчасті хмари – найвиразніші у своїй формі і найулюбленіші елементи дитячих малюнків. Цей символ проіснував до 2005 року. Відтоді Бі бі Сі повністю змінили погодну графіку – вона стала динамічною і тривимірною, демонструючи рухи хмар і атмосферних опадів у режимі реального часу.

Саме форма стала однією з перших ознак класифікації різноманіття хмар. Історія обліку хмар сягає 1802 року, коли британський метеоролог-аматор Люк Говард розробив основну номенклатуру хмар, де за основу прийняті їхня висота і зовнішній вигляд. Хмари класифікувались відповідно до латинської системи, схожої до класифікації рослин і тварин Карла Ліннея.

Із подальшим розвитком метеорології різні держави створювали власні погодні термінологічні словники та класифікаційні системи. Відсутність узгодженості між ними призводила до плутанини, тим паче, що погода не визнає національних кордонів. Перш, ніж з’явилися радари та штучні супутники, дослідження погоди та раннє прогнозування базувалось на ідентифікації хмар та належному зв’язку між метеостанціями. Для надійного функціонування цих комунікацій потрібна була єдина система ідентифікації та вимірювання.

У 1896 році у Парижі проведена Міжнародна конференція з метеорології з метою встановлення єдиного стандарту класифікації хмар. Очікувано, що на ній була прийнята класифікація, побудована на латинських наукових назвах Люка Говарда і створена конвенція про групування хмар відповідно до їхньої висоти. Результатом цієї конференції став Міжнародний хмарний атлас. Цей довідник складений із світлин та рисунків для визначення десяти форм хмар, погоджених комітетом. Відповідно більшість хмар віднесені до однієї з десяти основних категорій форм. Далі хмари поділені на види і комбінації різновидів. Окрім того вирізняють і супутні види із додатковими відмінними елементами. У міжнародному атласі хмар також з’явився поділ на яруси за висотою. Остання версія 2017 року доступна і як інтерактивна веб-сторінка.

Купчасті хмари, мабуть, і найзрозуміліші, оскільки зазвичай є результатом конвективного висхідного руху теплого повітря та утворення продуктів конденсації – водяних крапель та кристалів. Такий процес можна віднайти повсюди, ба навіть видихаючи тепле повітря у холодний простір. Ми схильні пов’язувати такі хмари з хорошою погодою, проте потужний вертикальний розвиток за високих приземних температур повітря та джерела вологи призводить до її погіршення, що також типово. Тоді хмари переростають у купчасто-дощові.

Купчасто-дощові хмари – номер дев’ять у первинній класифікації. Крилатий вислів «перебувати на дев’ятій хмарі», тобто перебувати у піднесенні, очевидно, пов’язаний із найвищим можливим розвитком по вертикалі цих хмар – вище 12-ти км. Проте таке порівняння видається дещо не об’єктивним, зважаючи на те, що купчасто-дощові хмари інтенсивно наростають, набуваючи форми гриба, і продукують зливові дощі. Окрім того, статичний заряд, що накопичується у хмарі, веде до частих розрядів блискавок. З розвитком таких хмар виокремлюються і найвідоміші регіони блискавок, як у затоці Маракайбо. Найбільші хмарні гіганти розвиваються у тропічних широтах, нагадуючи про потужний підйом принесених пасатами тропічних повітряних мас аж до тропопаузи. Розраховано, що енергія таких хмар співмірна до десятка бомб на кшталт тієї, що була скинута на Хіросіму.

Атмосферні опади характерні і для низького ярусу хмар до 2 км – різних форм шаруватих, але на відміну від купчасто-дощових – утворюються вони вже адвективно. Пелену шаруватих хмар зазвичай асоціюємо з похмурими днями. Коли шаруваті хмари нависають над гірськими хребтами. Знаходячись на гірських схилах, візуально важко відрізнити їх від туману. Справді, на стадії розвитку шаруватих хмар діаметр їхніх крапель становить 5–50 мкм, що відповідає діаметру туманних, і лише у процесі подальшого розвитку переростають у краплі мряки – 50–250 мкм. Відповідно шаруваті хмари майже не продукують суттєвих опадів, окрім мряки та снігу.

Подальший розвиток шаруватих хмар із ростом крапель до діаметру 5000 мкм ознаменовує їхній перехід у шарувато-дощові – складової системи атмосферних фронтів. Тому вони і приносять затяжні дощі, що охоплюють значні території.

Ще одна форма хмар нижнього ярусу – шарувато-купчасті. Їх легко сплутати з купчастими, оскільки вони утворюються так само низько і набувають форм пагорбів та куртин. Проте смуга шарувато-купчастих хмар відрізняється набагато більшим розмаїттям відтінків, до того ж у них чіткіше виражена основа. Тому шарувато-купчасті хмари можна розглядати як проміжний варіант між поодинокими купчастими і безформними шаруватими хмарами. Різноманіття обрисів цих хмар вражає. Наприклад, над затокою Карпентарія в Австралії у квітні-жовтні формуються специфічні вали шарувато-купчастих хмари на ймення Морнінг Глорі. Утворюються вони у величезній хвилі повітря, що рухається зі швидкістю 65 кілометрів на годину. Завдяки цьому явищу виникло маленьке селище, що стало меккою для планеристів, які катаються на повітряних хвилях як на дошці для серфінгу.

Шаруваті форми хмар, що утворюються на висотах від 2 до 7 кілометрів, відомі як високошаруваті. У найвищих частинах високошаруваті хмари можуть містити кристали льоду, сприяючи відбиванню та розсіюванню світла, створюючи у дощовий день ефект розмитого Сонця (watery sun). Саме ці хмари слугують першим індикатором надходження теплого атмосферного фронту та затяжних опадів, унаслідок опускання і перетворення у шарувато-дощові.

Разом з високошаруватими хмарами висококупчасті вважають хмарами середнього ярусу. Вони складаються з крапельок і відносно тонкі – до 1 кілометра. З’являються у вигляді сірих, пухких мас, іноді згортаються у паралельні смуги або хвилі. Одна частина хмари зазвичай темніша за іншу. Їх ще називають орографічними. Саме з формами цих хмар пов’язують «НЛО». Поява таких хмар у теплі вологі літні ранки часто знаменує зливи і грози пополудні.

Ще вищим провісником надходження атмосферного фронту на висотах від 6 до 13 кілометрів можуть виступати перисто-шаруваті хмари. Тонкий, ледь помітний шар кристалів льоду сприятливий для формування оптичних явищ, зокрема гало. В історичних документах часто згадуються такі явища як знамення – наприклад оптичний хрест під час знакової перемоги у 312 р. до н. е. поблизу Рима Константина Великого над імператором Августом Максентієм та закладенню у подальшому Нового Рима.

Натомість інша форма хмар високого ярусу – перисті – знані як хмари ясної погоди, складаються переважно з тонких прошарків кристалів льоду, що просвічуються. Ниткоподібна конфігурація може вказувати на напрямок повітряних потоків у верхній тропосфері. Перисто-купчасті хмари, схожі на брижі небесного моря. Їх найважче вловити спостерігачеві. Вони перехідний та нетривалий варіант між перистими та перисто-шаруватими.

Температурна інверсія у тропопаузі зазвичай обмежує розвиток хмар вище, блокуючи подальші вертикальні токи теплого волого повітря. Проте, хвилеподібний рух на цих висотах у середовищі перисто-купчастих хмар сприяє проникненню вологи дещо вище та утворенню візуально красивих перламутрових хмар стратосфери на висотах 16–35 км. Тут хмари складаються з найдрібніших кристалів льоду до 2 мкм діаметром за температури повітря близько –85 °C, що сприяє чудовій інтерференції сонячних променів. Саме тому вони добре помітні в усіх кольорах веселки в сутінках та на світанку. Незважаючи на естетичність, перламутрові хмари – каталізатори хімічних реакцій при руйнуванні озонового шару

Ще вище формуються срiблястi мезосфернi хмари на висотах 50–85 км і які також непогано проглядаються у нічну частину доби. Часто говорити про них почали після виверження Кракатау у 1883 р., коли заходи Сонця стали неймовірно феєричними. Тому, як одна з версій почастішання появи цих хмар – локальне потепління тропосфери. Найбільш прийнятна ж версія утворення цих хмар – розчеплення метану під дією сонячних променів і наявності ядер конденсації від продуктів згорання метеорів і метеоритів. Хоча хмари високих шарів атмосфери і проглядаються у високих широтах – у червні 2019 року сріблясті хмари спостерігалися навіть у субтропічних.

Упродовж останніх десятиліть до класифікації хмар додано низку нових різновидів хмар. Деякі з них безпосередньо пов’язують з антропогенною діяльністю – купчасті хмари створені масштабними пожежами і промисловими викидами, перисті хмари видозмінені людиною та конденсаційні сліди літальних апаратів. Окрім того, вирізнено деякі чудернацькі форми хмар – asperіtas – шорсткі, mammatus –вим’яподібні, volutus – валоподібні, fluctus – хмари Кельвіна Гельмгольца, схожі на гребені хвиль, cavum – круглі діри у тонкому шарі переохолоджених хмар. Виділено також декілька супутніх до купчасто-дощових хмар: murus – стіна хмар перед купчасто-дощовими; cauda – хвостові частини купчасто-дощових; flumen – смуги низьких хмар попереду купчасто-дощових.

Хоча у моделях кліматичних змін хмарам загалом відведена роль охолоджувального компоненту, їхні нові обриси чудово відображають характер нестримного, агресивного і надзвичайно динамічного стилю сучасного суспільства.

Візуалізація статті нижче: