ДОЖДЬ

Вода, образующаяся при конденсации водяного пара, выпадающая из облаков и достигающая земной поверхности в виде капель жидкости. Диаметр дождевых капель колеблется от 0,5 до 6 мм. Капли мельче 0,5 мм называются моросью. Капли крупнее 6 мм сильно деформируются и разбиваются при падении на землю. В зависимости от объема осадков, выпадающих за определенный промежуток времени, по интенсивности различают слабые, умеренные и сильные (ливневые) дожди. Интенсивность слабого дождя меняется от ничтожно низкой до 2,5 мм/ч, умеренного дождя — от 2,8 до 8 мм/ч и при сильном дожде — более 8 мм/ч, или более 0,8 мм за 6 мин. Обложные затяжные дожди при сплошной облачности на значительной территории обычно слабые и состоят из мелких капель. Дожди, выпадающие на небольших участках спорадически, обычно более интенсивны и состоят из более крупных капель. За один сильный грозовой ливень продолжительностью всего 20-30 мин может выпасть до 25 мм осадков.

Круговорот воды (влагооборот). Вода испаряется с поверхности океанов, рек, озер, болот, грунта, а также растений (в результате транспирации). Она накапливается в атмосфере в форме невидимого водяного пара. Интенсивность испарения и транспирации определяются в основном температурой, влажностью воздуха и силой ветра и поэтому сильно изменяются от места к месту и в зависимости от метеорологических условий. Большая часть атмосферного водяного пара поступает из теплых тропических и субтропических морей и океанов. Осредненная для всего земного шара скорость испарения составляет ок. 2,5 мм в сутки. В целом она уравновешена величиной среднеглобального количества атмосферных осадков (ок. 914 мм/год). Суммарный запас водяного пара в атмосфере эквивалентен приблизительно 25 мм осадков, так что в среднем он обновляется каждые 10 дней. Водяной пар выносится вверх и распространяется в атмосфере воздушными потоками различных размеров — от локальных конвективных течений до глобальных систем ветров (западный перенос или пассаты). По мере того как теплый влажный воздух поднимается вверх, он расширяется в результате понижения давления в высоких слоях атмосферы и охлаждается. Вследствие этого относительная влажность воздуха повышается до тех пор, пока воздух не достигнет состояния насыщения водяным паром. Дальнейший его подъем и охлаждение приводят к конденсации избыточной влаги на мельчайших взвешенных в воздухе частицах и к образованию облаков, состоящих из капелек воды. Внутри облаков эти капельки диаметром всего лишь ок. 0,1 мм падают очень медленно, но не все они одинакового размера. Более крупные капли падают быстрее, обгоняя встречающиеся на их пути более мелкие, сталкиваются и сливаются с ними. Таким образом более крупные капли растут за счет присоединения мелких. Если капля в облаке преодолевает расстояние ок. 1 км, она может стать достаточно тяжелой и выпасть из него дождевой каплей. Дождь может образовываться и иначе. Капли в верхней, холодной части облака могут оставаться жидкими даже при температуре гораздо ниже 0° С — обычной точки замерзания воды. Такие капли воды, называемые переохлажденными, способны замерзнуть, только если в них внедряются особые частицы, называемыми ядрами льдообразования. Замерзшие капли разрастаются в ледяные кристаллы, а несколько ледяных кристаллов могут объединиться и образовать снежинку. Снежинки проходят сквозь облако и в холодную погоду достигают земли в виде снега. Однако в теплую погоду они тают и достигают поверхности в форме дождевых капель.

КРУГОВОРОТ ВОДЫ — бесконечное чередование испарения и транспирации, конденсации и выпадения осадков. Процессами испарения с поверхности океанов, озер, рек и грунта и транспирации растениями в атмосферу выносится вода в форме водяного пара. Он конденсируется, образуя облака, и при благоприятных метеорологических условиях вода возвращается на землю в виде дождя, крупы, града или снега.

Количество атмосферных осадков, достигающих поверхности земли в данном месте в виде дождя, града или снега, оценивается толщиной слоя воды (в миллиметрах). Оно измеряется специальными приборами — осадкомерами, которые обычно располагаются на расстоянии в несколько километров один от другого и фиксируют количество осадков за определенный промежуток времени, обычно за 24 ч. Простой осадкомер состоит из вертикально установленного цилиндра с круглой воронкой. Дождевая вода попадает в воронку и стекает в измерительный градуированный цилиндр. Площадь измерительного цилиндра в 10 раз меньше площади входного отверстия воронки, так что слой воды толщиной 25 мм в измерительном цилиндре соответствует 2,5 мм выпавших осадков. Более сложные измерительные приборы непрерывно регистрируют количество выпадающих осадков на ленте, укрепленной на барабане с часовым механизмом. Один из таких приборов снабжен маленьким сосудом, который автоматически опрокидывается и освобождается от воды, а также замыкает электрический контакт, когда количество воды в осадкомере соответствует слою осадков в 0,25 мм. Достаточно надежную оценку интенсивности дождя на значительной территории дает применение радиолокационного метода. Среднее годовое количество осадков на всей поверхности Земли — ок. 910 мм. В тропических регионах среднегодовое количество осадков не менее 2500 мм, в умеренных широтах — ок. 900 мм, а в приполярных районах — ок. 300 мм. Главными причинами различий в распределении осадков являются географическое положение данного региона, его высота над уровнем моря, расстояние от океана и направление преобладающих ветров. На горных склонах, обращенных в сторону дующих с океана ветров, количество осадков обычно велико, а в районах, защищенных от моря высокими горами, выпадает очень мало осадков. Максимальное годовое количество осадков (26 461 мм) было зарегистрировано в местечке Черапунджи (Индия) в 1860-1861, а самое большое суточное количество осадков (1618,15 мм) — в Багио на Филиппинах 14-15 июля 1911. Минимальное количество осадков зарегистрировано в Арике (Чили), где среднегодовая величина за 43-летний период составила всего 0,5 мм, а в Икике (Чили) за 14 лет не выпало ни одного дождя.

Искусственные дожди. Поскольку считается, что из некоторых облаков выпадает недостаточно осадков или они вообще не выпадают из-за дефицита ядер конденсации, способных инициировать рост снежных кристаллов или дождевых капель, предпринимаются попытки создания "рукотворных дождей". Дефицит ядер конденсации может быть восполнен путем рассеивания таких веществ, как сухой лед (замороженный диоксид углерода) или иодистое серебро. Для этого гранулы сухого льда диаметром ок. 5 мм выбрасывают с самолета на верхнюю поверхность переохлажденного облака. Каждая гранула, прежде чем испариться, охлаждает вокруг себя воздух и порождает около миллиона кристаллов льда. Чтобы "засеять" большое дождевое облако, требуется всего несколько килограммов сухого льда. Сотни выполненных во многих странах экспериментов показали, что засевание кучевых облаков сухим льдом на определенной стадии их развития может стимулировать дождь (причем из соседних облаков, не прошедших такую обработку, дождь не идет). Однако выпавшее количество "искусственных" осадков обычно невелико. Для увеличения количества осадков на значительной площади с самолета или с земли распыляют пары иодистого серебра. С земли эти частицы разносятся воздушными течениями. В облаках они могут соединиться с переохлажденными капельками воды и обеспечить их замерзание и разрастание в снежные кристаллы. До сих пор не существует действительно убедительных доказательств того, что можно добиться существенного увеличения (или уменьшения) осадков на больших площадях. Может быть, в некоторых случаях и удалось достичь небольших изменений (на 5-10%), однако обычно их невозможно отличить от естественных межгодовых колебаний.

ЛИТЕРАТУРА

Дроздов О.А., Григорьева А.С. Влагооборот в атмосфере. Л., 1963 Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология. М., 1994