Кумулюс бұлттары туралы қызықты мәліметтер
Басымыздың үстіндегі аспан өзінің жеке өмірімен өмір сүреді — үнемі өзгеріп, адамзат ғасырлар бойы жұмбағын шешкен физика заңдарына бағынып. Бұлттар бұл орайда атмосфераның ең байқалатын және сонымен бірге ең аз түсінілген құбылысы болып қалады — оларды біз күн сайын көреміз, бірақ басымыздың үстінде не болып жатқанын сирек ойластырамыз. Бұлттылықтың көптеген түрлері арасында кумулюс бұлттары ерекше бөлініп тұрады — олар танымал, сән-салтанатты және сырттай қарағаннан әлдеқайда күрделі құрылымға ие. Осы мақалада біз сізге кумулюс бұлттары туралы қызықты және танымдық мәліметтер жинадық.
Кумулюс бұлттары тек ауа тігінен көтерілетін жерлерде ғана пайда болады
Кумулюс бұлты — кездейсоқ ылғал жиналысы емес, жоғары бағытталған ауа ағынының дәл белгісі. Жер беті күн сәулесімен бірқалыпсыз қызады — қара өріс немесе асфальт үстінде ауа су қоймасы немесе орман үстіндегіге қарағанда күштірек жылынады. Жылы ауа суықтан жеңіл болғандықтан термик деп аталатын жіңішке тік баған түрінде жоғары көтеріле бастайды. Бұл ағын қоршаған атмосфера температурасы ауаның өз температурасымен сәйкес келетін биіктікке жеткенде, су буы конденсацияланып бастайды — дәл сол сәтте кумулюс бұлтының негізі пайда болады. Мұндай бұлттардың аспандағы түбі әрқашан дерлік мінсіз көлденең — бұл нақты атмосфера қабатының физикалық жағдайлары анықтайтын конденсация шекарасы. Дәл осы себептен ашық жазғы күні белгілі бір аумақтың үстіндегі барлық кумулюс бұлттарының негіздері шамамен бір биіктікте орналасады.
Кумулюс бұлтының ішінде қуатты тігінен бағытталған ағындар соғады
Сырттай пышақты және қозғалмайтын болып көрінген кумулюс бұлттары шындығында қарқынды ауа қозғалысы аймақтары болып табылады. Олардың ішіндегі жоғары бағытталған ағындардың жылдамдығы секундына бес — он метрге, ал найзағайлы түрлерінде — секундына елу метрден асуы мүмкін. Дәл осындай ағындарды парапланеристер мен жоспарлар пилоттары бір мотор қимылынсыз биіктік алу үшін бұлт астында пайдаланады. Бұлттың шеттері бойымен жоғары ағынмен бір мезгілде төмен ағындар да бар — салқынырақ және құрғақтау ауа төмен ағады. Бұл ішкі айналым бұлтты жұмыс жағдайында ұстап, оны төменнен жаңа ылғалмен үздіксіз тамақтандырады және шеттер бойымен тамшыларды шашырып отырады. Төменнен жылы ауаның үздіксіз ағынынсыз кумулюс бұлты бірнеше минут ішінде ыдырайды.
Бір кумулюс бұлты жүз мыңдаған тонна су қамтуы мүмкін
Бұл ауада қалықтайтын нысан үшін сенімсіз естілуі мүмкін, бірақ сандар өте нақты. Шамамен бір текше шақырым көлемді орташа кумулюс бұлты диаметрі бес — жүз микрон болатын ең ұсақ тамшылар түрінде шамамен бес жүз мың тонна су қамтиды. Бұл ретте бірлік көлемдегі судың шоғырлануы сонша аз — текше метрге шамамен жарты грамм — бұлт әуеде қалып отыра береді. Тамшылар сонша ұсақ, жоғары ағындар оларды оңай ілінген күйде ұстайды. Түсу тек тамшылар — бір-бірімен қосылу немесе мұз кристалдарына қату арқылы — ауырлық күші жоғары ағынды жеңетін өлшемдерге дейін ірілескенде ғана басталады. Дәл осы себептен кішкентай кумулюс бұлттары қанша су қамтыса да жаңбыр бермейді.
Кумулюс бұлттары өте қысқа «өмір сүреді» — бірнеше минуттан бір сағатқа дейін
Адамдардың басым бөлігі бұлттарды аспанда баяу жүзіп бара жатқан тұрақты нәрсе ретінде қабылдайды, бірақ шындығында олардың өмірлік циклі өте қысқа. Белсенді өсу сатысындағы жеке кумулюс бұлты оны тамақтандырған термик таусылғанда он — қырық минуттан кейін ыдырайды. Бұл процесті тыныш жазғы күні жалаңаш көзбен байқауға болады — бұлт сөзбе-сөз көз алдымызда контур айқындылығын жоғалтады, шеттері «бұлыңғырланады» және аспанның көгілдіреуінде еріп кетеді. Оның орнында бірнеше минуттан кейін жердің сол учаскесінен шыққан келесі жоғары ағынмен тамақтанатын жаңасы пайда болуы мүмкін. Бізге аспанда жүзіп бара жатқан бірдей бұлт болып көрінетін нәрсе жиі бірін-бірі ауыстыратын қатарлы түзілімдер болып шығады. Тек жер бетінің термиялық белсенділігі ерекше күшті жерлерде ғана кумулюс бұлттары бірнеше сағат өмір сүріп, бірте-бірте найзағайлы алыптарға айналуы мүмкін.
Кумулонимбус — планетадағы ең қуатты табиғи машиналардың бірі
Кумулюс бұлты ыдырамай өсуін жалғастырғанда, ол кумулонимбусқа — найзағайлы бұлтқа айналады. Мұндай бұлттардың биіктігі он сегіз шақырымға жетуі мүмкін, яғни олар бүкіл тропосфераны тесіп өтіп, стратосфераға тіреледі. Жетілген найзағайлы бұлттың ішінде бір мезгілде бірнеше атомдық бомбамен салыстыруға болатын энергия бар — ол ауаны жоғары көтеруге, жауын-шашынды ұстауға және электр разрядтарын қалыптастыруға жұмсалады. Найзағай — мұндай бұлттың жоғарғы бөлігіндегі мұз кристалдары мен су тамшылары арасындағы электр зарядтарының бөлінуінің тікелей салдары. Бір найзағайлы ошақ сағатына жүздеген найзағай шығарып, жерге ондаған миллион литр су төге алады. Дәл осы себептен авиация мұндай түзілімдерді әдейі айналып өтеді — жетілген найзағайлы бұлтқа ұшақтың түсуі апатты салдарға ұшыратуы мүмкін.
Кумулюс бұлттарының пішіні ауа райын тікелей болжайды
Тәжірибелі бақылаушы бұлт пішіндерін қарап отырып бірнеше сағат алдынан ауа райын болжай алады. Күннің бірінші жартысында айқын контурлары бар кішкентай кумулюс бұлттары түске қарай өспесе — бұл ашық ауа райының сенімді белгісі. Егер түске қарай бұлттар жоғары қарай белсенді өсе бастаса, мұнар мен гүлкекіре тәрізді мұнараларға және күмбездерге созыла бастаса — кешке найзағай болу ықтималдығы жоғары. Бұлт шыңында мұз кристалдарынан тұратын балға тәрізді өсіндінің пайда болуы найзағайдың басталғанын білдіреді — шыңы стратосферада «ұшып кетті». Биіктіктің өспей бұлттардың жан-жаққа жайылуы конвекцияны басатын тұрақты атмосфера туралы айтады. Аспан кескінімен байланысты халықтық ауа райы белгілері көп жағынан кумулюс бұлттарының мінез-құлқын байқауға негізделген — атмосфера физикасы тұрғысынан олар жиі өте негізді.
Кумулюс бұлттары тек Жерде ғана емес, басқа планеталарда да бар
Басқа планеталардың атмосферасы да — Жердегі кумулюс бұлттарымен механизмі жағынан ұқсас — конвекциялық типтегі бұлт түзілімдерін жасай алады. Юпитерде аммиак пен су буынан жасалған қуатты конвекциялық бұлттар алып өлшемдерге жетеді, ал олардың тігінен бағытталған ағындары Жердегімен салыстыруға келмейді. Шарапта күкірт қышқылынан жасалған бұлт мұналары байқалады, олар да жылу конвекциясынан пайда болған. Тіпті Сатурн серігі Титанда да сұйық метаннан жасалған, жоғары ағындар принципі бойынша пайда болатын бұлттар тіркелген. Марс өте сирек атмосферасына қарамастан, жекелеген жағдайларда ұқсас нәрсені көрсетеді — биік вулкандар үстіндегі кішкентай конвекциялық су-мұзды бұлттар. Бұл конвекциялық бұлт түзілуінің белгілі бір планетаның газ қабатының құрамына тәуелсіз жалпыға бірдей атмосфералық процесс екенін куәландырады.
Кумулюс бұлттары жаһандық климатта маңызды рөл атқарады
Ғалымдар кумулюс бұлттарының жаһандық жылынуды күшейтетінін немесе тежейтінін талқылап жатыр — бұл заманауи климаттық модельдердің негізгі белгісіздігі болып табылады. Бір жағынан, олар күн сәулесін кеңістікке қайтарып шағылыстырып, астындағы беттік ауаны суытады — бұл әсерді альбедолық деп атайды. Екінші жағынан — олар Жердің жылулық сәулеленуін ұстап, жамылғы сияқты жұмыс жасайды. Климат жылыған кезде конвекция күшейеді, мұхиттардың үстіндегі кумулюс бұлттылығының мөлшері өзгеруі мүмкін, бұл өз кезегінде жылынуды не жеделдетеді, не баяулатады. Дәл осы себептен климаттық компьютерлік модельдерде кумулюс бұлттарының мінез-құлқын дәл сипаттау қазіргі заманғы метеорологияның ең күрделі шешілмеген міндеттерінің бірі болып табылады. Олардың ықпалын есепке алудағы бірнеше пайыздық қате ондаған жылдарға арналған температура болжамдарын түбегейлі өзгерте алады.
Жоспар пилоттары кумулюс бұлттарын жол белгілері сияқты пайдаланады
Жоспар спорты — кумулюс бұлттарын практикалық тұрғыдан түсінудің маңыздылығының ең көрнекі дәлелі. Мотормен мотормен ұшпайтын пилот термиялық жоғары ағындар іздейді, ал кумулюс бұлты осындай ағын машинаны көтеруге жеткілікті күшті жерді дәл көрсетеді. Тәжірибелі жоспаршылар бұлттан бұлтқа маршрут құрып, әрқайсысының астынан биіктік алып және келесісіне жоспарлай отырып — осылайша жүздеген тіпті мың шақырымнан астам қашықтықты бағындырады. Жоспарлы ұшудың дүниежүзілік рекорды үш мың шақырымнан асады — олардың барлығы аспанды оқу шеберлігінің арқасында қол жеткізілген. Бұл ретте бұлтқа тіке жақындамау маңызды — астындағы жоғары ағын жылдам және пайдалануға жарамды, ал бұлттың ішінде пилот бағдарын жоғалтып, турбуленттілікке тап болу қаупі бар. Бұлтты пайдалану мен одан қауіпсіз қашықтықты сақтау арасындағы теңгерімнің бұл нәзік өнері көпжылдық тәжірибені талап етеді.
Кумулюс бұлттары — жазғы аспанның жай безендірмесі ғана емес, жер бетінің жылуын, атмосфераның ылғалын және жаһандық климаттық процестерді бір тұтасқа байланыстыратын күрделі динамикалық жүйе. Олардың табиғатын түсінудің өте практикалық маңызы бар — авиация, ауыл шаруашылығы, жоспарлы спорт пен климатология үшін. Ғылым олардың түзілу механизмдерін неғұрлым тереңдете зерттеген сайын, планетамыздың атмосферасы қаншалықты нәзік орнатылғаны айқын бола береді. Келесі жолы аспандағы ақ алыптарға көз тастағанда, онда жай сұлу бұлыңғыр бұлттардан гөрі әлдеқайда үлкен нәрсені байқайтын шығарсыз.
