Що таке атмосферні опади: види, агрегатні стани та вплив на природу

Коли за вікном третій день ллє дощ, мало хто замислюється, що ця вода вже мільйони разів проходила той самий шлях. Випаровувалася з океану, підіймалася, оберталася хмарою, проливалася на землю й знову випаровувалася. Та сама вода, що зараз стукає по підвіконню, колись могла бути частиною льодовика, річки чи навіть тіла динозавра.

Та попри всю цю круговерть, кількість води на планеті лишається незмінною вже мільярди років. Змінюється хіба її стан і місце, а сам механізм працює безперебійно, без вихідних і зупинок.

А от чому одна й та сама вода то ллється зливою, то осідає росою, то б’є градом по даху, варто розібратися окремо. Як і в тому, чому в одному куточку планети за рік випадає понад 11 метрів опадів, а в іншому дощу не бачили десятиліттями.

Що таке атмосферні опади простими словами

Вимірюють їх не в літрах і не в сантиметрах глибини калюж, а в міліметрах. Один міліметр опадів означає, що на кожен квадратний метр поверхні вилився рівно один літр води. Тобто коли синоптики кажуть “випало 20 мм”, на кожен метр вашого городу припало двадцять літрів.

Щороку на поверхню планети випадає близько 505 тисяч кубічних кілометрів води, і більша частина, приблизно 398 тисяч, проливається над океанами. При цьому в самій атмосфері одночасно міститься лише 12,9 тисячі кубічних кілометрів вологи, тобто мізерна частка від усієї води Землі. Оновлюється цей запас у середньому кожні 8-9 днів, тому вода в небі не застоюється.

До опадів належать не тільки дощ і сніг. Роса на траві, іній на склі, ожеледь на дротах, град, мряка й навіть туман, який осідає краплями, теж мають до них пряме відношення.

Як утворюються атмосферні опади

Все починається з води, яка випаровується. З океанів, річок, ґрунту, листя рослин і навіть із вашої чашки кави.

Цей процес можна побачити на власні очі. Приїдьте раннього ранку на Шацькі озера чи будь-яку річку, і побачите, як над водою підіймається біла пелена. Так само “парують” поля після дощу, коли зійде сонце. Щоправда, видно це не завжди, а лише коли вода тепліша за повітря, зазвичай восени чи ранньою весною. Улітку випаровування нітрохи не менше, просто прозоре й непомітне.

Далі відбувається конденсація – пара перетворюється на дрібнесенькі краплі. Але сама собою вона цього не зробить, потрібні так звані ядра конденсації, тобто мікроскопічні частинки пилу, морської солі, диму чи попелу. Саме довкола них і наростає волога. Без цих частинок хмари просто не утворилися б.

Спочатку крапельки крихітні, близько 0,01 мм у діаметрі. Вони настільки легкі, що вільно тримаються в повітрі, тому хмара й не падає нам на голови. А от щоб краплина стала дощовою, їй треба об’єднатися приблизно з мільйоном таких сусідок. Коли крапля виростає до 0,5 мм і більше, повітря вже не втримує її вагу, і вона летить донизу зі швидкістю до 9 метрів за секунду.

Що станеться з нею дорогою, залежить від температури. Пролетить крізь тепле повітря, і на землю впаде дощ. Замерзне вгорі, і матимемо сніг або град. Цей самий шлях вода проходить безперервно, і саме він зветься колообігом води в природі.

Види атмосферних опадів та їхні агрегатні стани

Насправді варіантів більше, ніж просто дощ і сніг. Метеорологи розрізняють вісім основних видів опадів і поділяють їх на рідкі, тверді та змішані. Ось як вони відрізняються між собою за розміром частинок і способом утворення:

Вид	Агрегатний стан	Розмір	Як утворюється й що варто знати
Мряка	рідкий	до 0,5 мм	Випадає з шаруватих хмар. Краплі такі дрібні, що майже висять у повітрі, тому парасолька від мряки не рятує.
Дощ	рідкий	0,5-5 мм	Краплі не бувають більшими за 5-7 мм, завелика крапля розривається в польоті на дрібніші.
Злива	рідкий	до 7 мм	Із купчасто-дощових хмар. Падає зі швидкістю до 9 м/с, за годину може дати місячну норму опадів.
Сніг	твердий	1-5 мм	Кристал, що виріс на порошинці. Усі сніжинки шестипроменеві, бо так вибудовуються молекули води, і жодна не повторює візерунок іншої.
Сніжна крупа	твердий	2-5 мм	Білі непрозорі кульки, що відскакують від землі. Буває навесні й восени біля 0 °C.
Град	твердий	5 мм – 20 см	Крижинка кілька разів злітає й падає в грозовій хмарі, обростаючи шарами льоду. У розрізі великої градини видно кільця, як у цибулини. Рекорд – 20 см і 880 г, США, 2010 рік.
Мокрий сніг	змішаний	–	Сніжинки підтаюють дорогою вниз. Найнебезпечніший для дерев і дротів через вагу мокрої маси.
Крижаний дощ	змішаний	1-3 мм	Переохолоджені краплі замерзають при ударі об поверхню. Саме він обриває дроти й укриває все крижаною кіркою.

Різниця між цими опадами не в хмарах як таких, а в тому, що коїться всередині. Там, де повітря спокійне, народжується мряка. Там, де потоки б’ють вгору зі швидкістю 40 метрів за секунду, крижинка встигає обрости шарами й перетворитися на градину.

Опади, які утворюються біля поверхні землі

Досі йшлося про те, що падає з неба. Але є ціла група опадів, які взагалі не літають. Вони виникають просто на землі, коли вологе повітря торкається холодної поверхні. А от результат щоразу різний:

1. Роса з’являється в теплу пору, коли за ніч трава й листя охолоджуються, а пара з повітря осідає на них краплями. Температура при цьому вища за нуль.
2. Іній це та сама роса, тільки за морозу. Пара обминає рідку стадію й одразу перетворюється на кристалики льоду.
3. Паморозь наростає на гілках, дротах і парканах у туманну морозну погоду. Виглядає як пухнаста біла бахрома.
4. Ожеледь утворюється, коли переохолоджений дощ замерзає на асфальті чи машинах, укриваючи їх суцільною кіркою.
5. Ожеледиця відрізняється від ожеледі тим, що це просто замерзла на дорозі тала вода, а не свіжі опади.

Такі наземні атмосферні опади метеорологи не вимірюють у міліметрах, бо кількість води в них мізерна. Зате вони мають чималий вплив на життя. Наприклад, роса рятує рослини в посушливі періоди, підживлюючи їх уночі, а ожеледь щозими стає причиною тисяч аварій і травм.

Як вимірюють кількість атмосферних опадів

До речі, про синоптиків. Усі ті цифри в прогнозі беруться не зі стелі, а зі щоденних вимірювань на метеостанціях. І роблять це майже так само, як сто років тому.

Основний прилад це опадомір. Звичайне на вигляд відро з приймальною площею 200 квадратних сантиметрів. Стоїть воно на двометровому стовпчику й оточене планковим захистом, щоб вітер не видував краплі та сніжинки повз. Двічі на добу, о 9-й і 21-й, метеоролог зливає вміст у мірну склянку й записує результат. Зі снігом складніше, його спершу розтоплюють, тому 10 сантиметрів снігу дають лише близько 10 міліметрів води, а пухкого й того менше.

Аби відчути масштаб – за годину сильної зливи випадає 15-20 мм, тобто на кожну сотку городу проливається до двох тонн води. А річна норма для більшості областей України становить 500-600 мм.

Сьогодні до відра додалися радари й супутники, які бачать хмару згори. Але наземні станції нікуди не поділися, бо тільки вони дають точні дані з конкретної точки. Саме тому їх не закривають навіть у найглухіших куточках, адже перервати багаторічний ряд спостережень означає втратити частину картини назавжди. І тримається все це на людях. Бо прилад покаже цифру, а от правильно її зняти й витлумачити здатен лише той, хто має відповідну компетентність.

Від чого залежить розподіл атмосферних опадів

Раз опади вимірюють по всьому світу вже понад століття, склалася й чітка картина – розподіляються вони вкрай нерівномірно. І найпростіше пояснення тут географічне.

Майже вся волога береться з океану, а повітряні маси розгублюють її дорогою вглиб материка, тому узбережжя завжди вологіші за центральні райони. Свою роль відіграє й рельєф. Коли повітря впирається в гори, воно підіймається схилом, охолоджується й проливається дощем. Через це в Карпатах за рік випадає до 1500 мм, а в степах півдня України лише 350-400 мм, хоча відстань між ними невелика.

Не менше важить і широта. На екваторі повітря постійно прогрівається й підіймається, тому дощі там йдуть мало не щодня. А от у тропіках навпаки, там панують низхідні потоки, які не дають хмарам утворитися, і саме на цих широтах лежить більшість пустель планети.

У цифрах різниця вражає. У селищі Мосинрам на північному сході Індії щороку випадає близько 11 872 мм опадів, і це офіційно найвологіше місце Землі. А в чилійській пустелі Атакама є ділянки, де дощу не фіксували десятиліттями, і середньорічна норма там не дотягує й до міліметра.

Атмосферні опади та їхній вплив на довкілля

Такий нерівномірний розподіл і визначає, як живе кожен куточок планети. Бо від кількості води залежить і врожай на городі, і наявність питної води в крані.

Опади поповнюють річки, озера й підземні водоносні шари, промивають ґрунти й напувають рослини. Разом із дощем під час грози на землю потрапляє ще й азот, необхідний для росту, а сніг взимку працює як ковдра, захищаючи озимину від вимерзання. Тому в сільському господарстві прогноз опадів чекають чи не уважніше, ніж будь-де.

Проблеми починаються, коли води стає забагато або замало. Тривалі зливи спричиняють повені й змивають родючий шар ґрунту, а посухи випалюють урожай ще до жнив. За даними ООН, посухи вже впливають на життя понад третини населення планети, а зміна режиму опадів вважається одним із найпомітніших наслідків глобального потепління.

Є й окрема біда, створена людиною. Коли промислові викиди потрапляють у повітря, вони розчиняються в краплях і випадають кислотними дощами, які закислюють ґрунти та водойми й нищать ліси. Саме тому екологія як наука про зв’язки природи та довкілля вивчає опади не менш уважно, ніж метеорологія.

Цікаві факти про атмосферні опади

Утім, опади це не лише про врожаї та екологію. Часом погода видає таке, що й не повіриш, поки не побачиш документальне підтвердження:

• Запах після дощу має наукову назву петрикор. Її дали австралійські вчені в 1964 році, і пахне не вода, а олії рослин із ґрунту.
• Крапля в польоті сплющується знизу й нагадує булочку для гамбургера, а не сльозинку з малюнків.
• Вірга це дощ, який не долітає до землі. Краплі випаровуються в повітрі, лишаючи під хмарою сірі смуги.
• У гондураському містечку Йоро щороку падають риби, і на честь цього там святкують Lluvia de Peces.
• Найбільшу сніжинку зафіксували в Монтані у 1887 році, і вона мала 38 сантиметрів у діаметрі.
• Дощі бувають кольорові. Червоні від пилу Сахари, а в індійському штаті Керала у 2001 році кілька тижнів лив дощ, схожий на кров, через спори водоростей.
• У Сахарі теж випадає сніг, востаннє у 2018 році бархани вкрив шар до 40 сантиметрів.
• Дощі є й на інших планетах, тільки геть інші. На Венері з неба ллється сірчана кислота, на Титані метан, а на екзопланеті HD 189733b, за розрахунками астрономів, ідуть дощі зі скла, ще й горизонтально, бо там дмуть вітри до 7000 км/год.
• Гало довкола Сонця виникає через мільйони крижаних кристалів у високих хмарах, а поруч часом спалахують паргелії, “фальшиві сонця”.
• Блискавка розігріває повітря приблизно до 30 тис. °C, вп’ятеро сильніше за поверхню Сонця, і саме цей вибух ми чуємо як грім.
• Сніг буває рожевим і пахне кавуном, бо його забарвлює водорість Chlamydomonas nivalis.

Погодьтеся, після такого звичайна злива за вікном здається не такою вже й буденною.

Виходить, що опади це не просто погода, а спосіб, у який планета розподіляє воду між усім живим. Десь щедро, десь скупо, зате безперервно. Тож наступного разу, коли дощ зіпсує вам плани, згадайте, що без цієї круговерті нас із вами тут просто не було б.