Choć może być kuszące stwierdzenie, że deszcz pochodzi z chmur, można również powiedzieć, że deszcz to chmury, rezygnując z ich marzenia o byciu parą wodną i spadnięciu z powrotem na Ziemię, gdzie rozpoczynają swoją podróż przez cykl opadów jeszcze raz. Jeśli chcesz lepiej zrozumieć, dlaczego deszcz schodzi z chmur, zacznij od tego cyklu opadów, mechanizmu, dzięki któremu woda przemieszcza się z Ziemi do atmosfery iz powrotem.
Zrozumienie cyklu opadów
Ilość wody dostępnej na Ziemi nigdy się nie zmienia. Ale jego stan (ciecz lub gaz/para) tak, a to wszystko dzięki energii cieplnej ze słońca. Gdy woda w stanie ciekłym jest podgrzewana przez słońce, otrzymuje wystarczającą ilość energii, aby rozbić swoje cząsteczki i przekształcić się w parę wodną.
Im cieplejsze powietrze, tym więcej pary wodnej może pomieścić. To ciepłe, nasycone wilgocią powietrze unosi się wraz z zawartą w nim parą wodną, a gdy się unosi, ochładza się. Gdy powietrze ostygnie powyżej „punktu rosy”, skrapla się wokół „jąder kondensacji”, które są zwykle malutkimi cząsteczkami kurzu, dymu, a nawet soli zawieszonych w powietrzu. (Jeśli kiedykolwiek patrzyłeś przez snop światła słonecznego i widziałeś cząsteczki kurzu tańczące w powietrzu, to świetny obraz).
Maleńkie kropelki wody, które początkowo tworzą się, są tym, co widzisz jako chmury – a jeśli zwrócisz szczególną uwagę na chmury w niebo, zobaczysz, że stale się kurczą i rosną w odpowiedzi na walczące siły parowania i kondensacja.
Wskazówki
Punkt rosy to temperatura, w której w powietrzu zachodzi więcej kondensacji niż parowania, więc para wodna zaczyna się kondensować i łączyć w kropelki wody, które mogą spaść w postaci deszczu. Punkt rosy może się wahać od lat 30. (stopnie Fahrenheita) do, w rzadkich przypadkach, lat 80. Zobacz Zasoby, aby uzyskać dłuższą dyskusję na temat punktu rosy i średniej wilgotności.
Jak chmury stają się deszczem
Para wodna, która skondensowała się w maleńkie kropelki i uformowała chmury, jest na dobrej drodze, by stać się deszczem – ale jeszcze jej nie ma. Na razie kropelki wody są tak małe, że prądy powietrza utrzymują je w górze, podobnie jak wirujące cząsteczki kurzu mogą pozostać w powietrzu. Ale w miarę jak te kropelki nadal się unoszą, unoszone przez unoszące się ciała ciepłego powietrza, mają dwie drogi powrotu na Ziemię.
Po pierwsze, kropelki wody zderzają się i łączą z innymi kropelkami, w końcu stając się cięższe niż uniesienie otaczającego je powietrza, w którym to momencie spadają w dół przez chmurę. Lub, poprzez coś, co nazywa się procesem Bergerona-Findeisena-Wegenera, procesem opadów lodu lub po prostu procesem Bergerona, krople unoszą się wysoko wystarczająco, by zamarznąć w kryształki lodu, przyciągając do siebie więcej pary wodnej i szybko rosnąc, aż staną się wystarczająco ciężkie, by opaść jak śnieg lub stopić się i opaść jak deszcz.
Wskazówki
Czy wiedziałeś? Kropelki wody spadające z chmur – innymi słowy deszcz – mają kształt mniej kropli z kranu, a bardziej kulki. Gdy stają się większe, oddziałuje na nie opór powietrza i zaczynają wyglądać bardziej jak bułka do hamburgera lub fasola; a jeśli staną się wystarczająco duże, rozpadną się na mniejsze kropelki.
Jak deszcz pochodzi z chmur?
Gdy kropla wody przeskakuje z chmury w kierunku Ziemi, przybywa z bezceremonialnym plaśnięciem kropli deszczu. Zazwyczaj. Ale w zależności od warunków atmosferycznych może to być również marznący deszcz, deszcz ze śniegiem (granulki lodu zmieszane z deszczem lub śniegiem), grad lub oczywiście śnieg.
Możesz również zobaczyć wiele różnych rodzajów deszczu, o czym może ci powiedzieć każdy, kto ma do czynienia z uporczywymi mgłami Irlandii lub grzmiącą ulewą tropików. Na kształt deszczu mają wpływ nie tylko warunki atmosferyczne, takie jak temperatura powietrza, ale także ukształtowanie terenu. Na przykład pagórkowate obszary przybrzeżne są często bardziej wilgotne niż płaskie obszary przybrzeżne, ponieważ gdy wilgotne powietrze z oceanu unosi się nad wzgórzami, skrapla się na tyle, aby spadł deszcz.
Niektóre z najbardziej spektakularnych opadów deszczu mogą wystąpić, gdy zderzają się fronty pogodowe lub masy ciepłego i zimnego powietrza. Kiedy tak się dzieje, masa ciepłego powietrza – i wody, którą niesie – unosi się nad powietrzem chłodnego frontu. Gdy całe to ciepłe powietrze unosi się, ochładza się na tyle, że para wodna skrapla się i opada, co może stać się ulewnym, intensywnym deszczem. Gdy warunki są odpowiednie, może to być również mechanizm, który rozpoczyna letnią burzę.
Wskazówki
Burze są wywoływane przez masy ciepłego powietrza, które wznoszą się, czy to w wyniku zderzeń frontów pogodowych, górzystej topografii, czy też przeciągów ciepłego powietrza powodowanych przez słońce. Jeśli jest wystarczająco dużo ciepłego, wznoszącego się powietrza, aby nadal dostarczać energię do chmury, kombinacja unoszącego się w górę ciepła, Wilgotne powietrze i opadające w dół suche, chłodne powietrze tworzą obieg powietrza w górę iw dół, który tworzy komórkę burzy.
Jaki to rodzaj „deszczu”?
Jak już wiesz, opady mogą spadać na Ziemię na wiele sposobów – a słowa takie jak „mgła”, „mgła”, „mżawka” lub „obuwa chmury” nie tylko opisują, naukowe definicje wielkości kropelek wody, szybkości ich opadania, cali opadów na godzinę oraz ich gęstości lub liczby kropelek znajdujących się w stóp kwadratowych. Od najlżejszych opadów do najcięższych, te terminy to:
- Mgła
- Zamglenie
- Mżawka
- Lekki deszcz
- Umiarkowany deszcz
- Ulewa
- Nadmierny deszcz
- Oberwanie chmury
Kiedy więc twój przyjacielski prospektor telewizyjny mówi, że „tam pada deszcz kotów i psów”, upiększa trochę – ale jeśli mówią, że możesz spodziewać się „nadmiernego deszczu”, w rzeczywistości robią naukowy komunikat.
Ile tam jest deszczu?
To skomplikowane pytanie. Oto jeden imponujący fakt: według US Geological Survey, na kontynentalne Stany Zjednoczone spada wystarczająca ilość deszczu, aby pokryć ląd 30 calami wody.
Mając to na uwadze, wzorce opadów różnią się ogromnie z roku na rok i między obszarami geograficznymi. Na przykład, według US Geological Survey, rekord największej liczby opadów w ciągu roku jest utrzymywany przez miasto Cherrapunji w Indiach, które otrzymało ogromne 905 cali (ponad 75 stóp) deszczu w 1861. Rekord najwyższych średnich rocznych opadów należy do Mt. Waialeale na Hawajach, gdzie co roku pada średnio około 450 cali.
Istnieją również przeciwne skrajności: ponownie według US Geological Survey, okres bezdeszczowy w Arica w Chile trwał 14 lat. To ponad 5000 suchych dni, co sprawia, że 767-dniowa susza w Bagdadzie w Kalifornii na początku 1910 roku wydaje się prawie łagodna.
Mając to na uwadze, możesz nie być zaskoczony tym, że części Ameryki Południowej (zwłaszcza w Chile) i części Kalifornii to oficjalnie pustynie. Ale czy wiesz, że duże połacie ziemi za kołem podbiegunowym są również nazywane pustyniami ze względu na niskie opady? Należą do nich duże połacie Grenlandii, Kanady i Syberii. Duża część Antarktydy również uważana jest za pustynię.
Jak mierzą się lokalne wzorce opadów deszczu? Zobacz Zasoby dla mapy średnich opadów w Stanach Zjednoczonych.