Много хора обичат да питат защо винаги вали върху мен? Има хора, които биха искали да знаят защо вали толкова много, когато са тъжни, когато им се иска да излязат или само когато решат да бягат или да изведат домашния си любимец на разходка. Няма лесни отговори на тези спорно субективни въпроси. Ако обаче някой се запита „защо вали”, отговорът би бил много по-прост.
Като начало, дъждът е течен валежи, за разлика от нетечните видове (като сняг, градушка и киша). Започва с изпаряване на водата близо до повърхността на Земята, под формата на реки, езера, океани или подземни води, при условие че има атмосферни температури над точката на топене на водата (0°C). Това е последвано от кондензация на атмосферни водни пари в капки вода, които са достатъчно тежки, за да паднат, често изкарвайки на повърхността.
Валежите също са основен компонент на хидроложкия цикъл – известен още като. “ воден цикъл “. Това е терминът, използван за описване на непрекъснатото движение на водата върху, над и под Земята и е отговорен за отлагането на по-голямата част от прясната вода на планетата. Дъждът възниква, когато протичат два основни процеса: насищане и коалесценция.
Диаграма на водния цикъл. Кредит: NASA Precipitation Education
насищане:
Този процес се случва, когато „невидимата“ влага във въздуха (водна пара) е принудена да кондензира върху микроскопични частици (т.е. прашец и прах), за да образува малки „видими“ капчици. Количеството влага във въздуха също обикновено се отчита като относителна влажност; което е процентът от общата водна пара, която въздухът може да задържи при определена температура на въздуха.
Колко водна пара може да съдържа един парцел въздух, преди да се насити (100% относителна влажност) и да се образува в облак (група от видими и малки частици вода и лед, окачени над земната повърхност), зависи от неговата температура. По-топлият въздух може да съдържа повече водна пара от по-хладния въздух, преди да стане наситен.
сливане:
Кондензацията се получава, когато въздухът се охлади до неговата температура на „точка на оросяване“ – точката, в която се насища. Коалесценцията възниква, когато водните капчици се сливат, за да създадат по-големи водни капчици (или когато водните капчици замръзнат върху леден кристал), което обикновено е резултат от въздушна турбулентност, която принуждава да се появят сблъсъци.
Докато тези по-големи водни капчици се спускат, сливането продължава, така че капките стават достатъчно тежки, за да преодолеят въздушното съпротивление и да падат като дъжд. Дъждът е основният източник на прясна вода за повечето райони на света, осигурявайки подходящи условия за разнообразни екосистеми, както и вода за водноелектрически централи и напояване на култури.
Изображение, получено от обсерваторията на Земята на блеснати от слънцето океан и облаци. Кредит: НАСА
Измерване:
Валежите се измерват с помощта на дъждомери. Тези измервателни уреди обикновено се състоят от два цилиндъра, един в друг, които се пълнят с вода. Вътрешният цилиндър се пълни първи, като преливникът влиза във външния цилиндър. След като вътрешният цилиндър се напълни, той се изпразва и след това се пълни с оставащите валежи във външния цилиндър, като се получава обща оценка в милиметри или инчове.
Други видове измервателни уреди включват популярния клиновиден габарит, дъждомер с накланяща се кофа и дъждомер за претегляне. Най-евтиният вариант е обикновен цилиндър с мерителна пръчка, при условие че цилиндърът е прав и измервателната пръчка е точна. Всеки от тези измервателни уреди може да бъде направен у дома с подходящите познания.
Количеството на валежите също се оценява активно от метеорологични радари и пасивно от метеорологични спътници. Примерите за последното включват Мисия за измерване на тропически валежи (TRMM) сателит – съвместна мисия, проведена от НАСА и Японската космическа агенция за наблюдение на валежите в тропиците – и НАСА Глобално измерване на валежите (GPM).
И двете мисии използват микровълнови сензори за създаване на оценки за валежите. Годишните данни за валежите се събират и наблюдават от Земната обсерватория на НАСА (NEO), който създава подробни карти на глобалните метеорологични модели (както и отоплението и други метеорологични фактори).
3D карта на извънтропическия циклон, наблюдаван край бреговете на Япония на 10 март 2014 г. от двучестотния радар за валежи на GPM. Цветовете показват интензивността на валежите. Кредит: JAXA/NASA
Изменението на климата:
Антропоцентрично изменение на климата , което включва глобалното затопляне, също причинява промени в глобалните модели на валежите. Това се дължи на факта, че увеличаването на емисиите на въглероден диоксид е довело до повишаване на годишните температури по целия свят, което води до повече изпарение и валежи и по-екстремни метеорологични явления.
На географски ширини на север от 30° валежите са се увеличили през последния век, докато по подобен начин намаляват в тропиците от 70-те години на миналия век. И въпреки че не е имало последователна промяна в глобален мащаб, регионалните вариации са ясно изразени. Например, източните части на Северна и Южна Америка, Северна Европа и Северна и Централна Азия са станали по-влажни.
Други региони, като Сахел (между пустинята Сахара и суданската савана), Средиземноморието, Южна Африка и части от Южна Азия са станали по-сухи. През миналия век се наблюдава и увеличение както на броя на силните дъждовни бури, така и на сушите в много райони. В тропиците и субтропиците също се наблюдава увеличаване на разпространението на сушите от 70-те години на миналия век.
Дъжд на други планети:
Въпреки това, което може да си помислите, Земята не е единствената планета, където вали дъжд. В други тела в Слънчевата система се извършва течно утаяване, въпреки че рядко включва вода. Всъщност, ние дойдохме , дъждът има редовно, с изключение на това, че включва сярна киселина!
Този киселинен дъжд се образува високо в атмосферата, където скоростта на вятъра достига до 360 километра/час (224 мили в час). Въпреки това, след като капчиците достигнат долната атмосфера, те се изпаряват поради екстремната топлина – над 460 °C или 860 °F. Следователно дъждът никога не достига повърхността, която е изключително суха и разтопена.
На луната на Сатурн Титан, дъждът е под формата на метан . Като доказателство, предоставено от Касини-Хюйгенс мисията посочи, че луната има активен хидрологичен цикъл. Освен че Titan включва течни въглеводороди вместо вода. Като част от този цикъл течният метан се изпарява на повърхността, натрупва се в атмосферата и след това се връща на повърхността като сезонни дъждове.
Но става по-странно! Например, през последните години учените са получили експериментални доказателства, които показват, че Юпитер и Сатурн могат да изпитат течен хелиев дъжд . Поради условията на екстремно налягане, които съществуват във вътрешността на газовите гиганти, тези газове се компресират до точката, в която приемат течна форма.
И тогава има това, което е известно като „диамантен дъжд“, за който се спекулира, че съществува върху всички газови гиганти. по същество, Юпитер, Сатурн , Уран и Нептун всички притежават метан в интериора си. Поради условията на екстремно налягане, тези въглеводороди се компресират до степен, че се смята, че се образуват действителните диаманти. Като такъв диамантеният дъжд може действително да съществува в тези газови/ледени гиганти.
И накрая, но не на последно място, е любопитният случай на “ Коронален дъжд “, който се провежда на Слънцето. Това явление се случва по време на изхвърляне на коронална маса, при което плазмата се охлажда след изхвърляне и пада обратно на повърхността. Понякога тези плазмени капчици правят „пръски“ там, където удрят. И вместо да пада право надолу, плазменият дъжд изглежда следва пътя на линиите на невидимото магнитно поле на Слънцето.
Тук, на Земята, дъждът приема формата на вода и е неразделна част от нашия хидрологичен цикъл. В други светове дъждът може да приеме различна форма, но все пак заема почти същото място в цикъла на планетата. Поради променящите се температури, насищане и коалесценция, това, което се повишава (под формата на пара), в крайна сметка трябва да слезе.
Написахме много статии за дъжда за Universe Today. Ето Какво представляват купесто-дъждовните облаци? , Кое е най-влажното място на Земята? , Какво е топъл фронт? , Доказателство за дъжд на Марс , и Рядък дъжд на Титан; Веднъж на всеки 1000 години .
Ако искате повече информация за дъжда, вижте Начална страница Visible Earth . И ето линк към Земната обсерватория на НАСА .
Записахме и епизод на Astronomy Cast за планетата Земя. Слушай тук, Епизод 51: Земята .
Източници:
