Meteorologia 09 – e-patenty

Materiały szkoleniowe

ŻEGLARZ JACHTOWY

Dział: Meteorologia

Temat: Meteory

Meteory

Atmosfera ziemska to powłoka gazowa otaczająca Ziemię, składająca się z mieszaniny gazów, zwanej powietrzem. W atmosferze ziemskiej przemieszczają się masy powietrza, zachodzą charakterystyczne zjawiska optyczne i elektryczne – meteory. (Meteory to ogólna nazwa zjawisk meteorologicznych, z wyjątkiem chmur, występujących na powierzchni Ziemi i w atmosferze ziemskiej, takich jak opady, zawiesiny lub osady cząstek ciekłych lub stałych.) Do najważniejszych należą:

hydrometeory ciekłe: mżawka, deszcz, grad, śnieg, rosa, mgła
hydrometeory osadowe: rosa, szron, szadź, gołoledź
litometeory: zmętnienie, zapylenie, zamieć pyłowa itp.
fotometeory: halo, tęcza, fatamorgana, zielony promień
elektrometeory: zorza polarna, błyskawice – wyładowania elektryczne, ognie św. Elma.

Wszystkie te zjawiska związane są ściśle z innymi czynnikami meteorologicznymi. Informacje o nich można znaleźć w częściach poświęconych przebiegowi pogody w różnych układach barycznych.

Hydrometeory

Deszcz to opad kropli wody powstałych w chmurach. Obfite i długotrwałe opady mogą doprowadzić do zalania przez wodę terenów nadbrzeżnych, wzdłuż koryta rzeki. Katastrofalne powodzie w obszarach gęsto zaludnionych przynoszą wielkie straty materialne, a także (np. w Chinach i Bangladeszu) pochłaniają życie setek ludzi.

Śnieg to rodzaj opadu złożonego z kryształków lodowych (śnieżynek) o różnorodnych kształtach. Padający – jest powodem radości dzieci, zwiastunem Świąt Bożego Narodzenia. Tworzy jednak zaspy, utrudniając poruszanie się ludziom i pojazdom. Topniejący w górach śnieg powoduje lawinę; nagły spływ wód z topniejących śniegów może być przyczyną powodzi.

Opady gradu połączone są zwykle z deszczem, występują zazwyczaj w ciepłej porze roku. Bryłki lodowe o średnicy około 5 cm mogą powodować zniszczenia upraw, uszkodzenia dachów domów, samochodów, zbicia szyb itp.

Mgła to zawiesina bardzo małych kropel wody (o średnicy poniżej 0,05 mm) lub lodu w powietrzu. Bardzo gęsta – ogranicza widoczność, co jest przyczyną zwiększonej ilości wypadków na drogach. Mgłą jest również smog, czyli zanieczyszczone powietrze zawierające duże stężenia pyłów i toksycznych gazów, których źródłem jest głównie motoryzacja i przemysł. Smog powoduje duszność, łzawienie, zaburzenie pracy układu krążenia, podrażnienie skóry. Wywiera również silne działanie korozyjne na środowisko.

Rosa jest zjawiskiem meteorologicznym, będącym produktem kondensacji pary wodnej. Szacuje się, że rosa może dać 10-30 mm opadu rocznie, a w Ameryce Południowej (Andy Środkowe) i Afryce Równikowej może być znacznie obfitsza, powodując deszcz z koron drzew (tzw. deszcz rosy).

Szron to osad lodu o wyglądzie krystalicznym, przybierający kształt łusek, igiełek itp., powstający podobnie jak rosa, ale w temperaturze poniżej 0 stopni C. Osadzający się na ogrodzeniach jest ich ozdobą, tworzy piękny zimowy klimat. Jednocześnie powoduje szybsze rdzewienie metalowych przedmiotów – siatek, ogrodzeń itp.

Gołoledź jest to jednorodna przezroczysta warstwa lodu tworząca się na powierzchni Ziemi i na przedmiotach wskutek zamarzania przechłodzonych kropelek mżawki lub deszczu w temperaturze od 0 do –6 stopni C. Skutkiem gołoledzi jest wzmożona liczba wypadków samochodowych na drogach oraz wiele złamań kości i urazów spowodowanych upadkami na ziemię.

Pozostałe meteory

Litometeory
Zamieć pyłowa lub piaskowa polega na podnoszeniu z powierzchni Ziemi i przenoszeniu przez silny wiatr pyłu i piasku. Może ograniczać widzialność, uszkadzać, cząsteczkami piasku, oczy – popsuć wzrok.

Elektrometeory
Burza to pełne zgrozy wyładowanie elektryczne; moc prądu w przeciętnej błyskawicy waha się między 1 000 a 2 000 kWh, a powietrze, w którym płynie osiąga temperaturę 30 000 stopni C, czyli pięć razy wyższą niż występującą na Słońcu. Wydawałoby się więc, że nie da się przeżyć uderzenia pioruna, a jednak z reguły przeżywa je 70 – 80% porażonych osób. Burze wywołują w ludziach strach i napawają trwogą, są jednak zjawiskami pięknymi, choć stwarzają ogromne zagrożenie. Dlatego lepiej podziwiać to piękno przez okno zabezpieczonego domu – zaopatrzonego w piorunochron.

Zorza polarna to zjawisko świetlne występujące w górnych warstwach atmosfery, powstające w wyniku oddziaływania wiatru słonecznego na magnetosferę Ziemi. Pojawia się jako barwne (białe, żółte, zielone, czerwone, niebieskie, fioletowe) smugi, wstęgi lub zasłony, falujące lub pulsujące na niebie. Jest zjawiskiem wywołującym podziw i zdumienie ludzi.

Fotometeory
Halo jest jednym ze zjawisk świetlnych (optycznych) na niebie. Barwny (wnętrze czerwone, na zewnątrz niebieski) świetlisty pierścień o średnicy 22 stopni (tzw. małe halo) lub 46 stopni (rzadziej występujące tzw. duże halo), widoczny wokół Słońca lub Księżyca występuje przy pokryciu nieba chmurami.

Tęcza – jedno ze zjawisk optycznych w atmosferze. Barwne koncentryczne łuki (koła) znajdujące się po przeciwnej stronie nieba niż Słońce. Zjawisko powstaje przez rozszczepienie światła białego i odbicie go wewnątrz kropel deszczu.

Powstawanie opadów

Warunkiem koniecznym dla powstania chmury jest obniżenie temperatury powietrza poniżej temperatury punktu rosy. Nie jest to jednak warunek wystarczający, gdyż nawet przy znacznym obniżeniu temperatury poniżej temperatury punktu rosy, kondensacja pary wodnej nie występuje bez obecności tak zwanych jąder kondensacji (mikroskopijnych cząstek w stanie stałym), na których następuje kondensacja pary wodnej.

Mikroskopijne krople wody przy wstępujących ruchach powietrza unoszone są w górę. W otaczającym, unoszącym się powietrzu temperatura nadal spada i na pewnej wysokości osiąga 0°C. Powyżej tej wysokości krople wody przechodzą w kryształki lodu. Kryształki lodu mogą się zlepiać, co powoduje wzrost ich masy a następnie opadanie. Te kryształki lodu, opadając poniżej poziomu o temperaturze 0°C, topnieją i dalej powiększają swoją masę wychwytując kropelki wody i tworząc większe krople.

Proces ten, w sprzyjających warunkach, może się powtarzać wielokrotnie. To doprowadza do utworzenia się kropel wody czy kryształów lodu o tak dużej masie, że następuje ich opadanie pomimo wstępującego ruchu powietrza. W ten sposób powstają opady deszczu lub śniegu. Jeżeli wstępujący ruch powietrza nie jest uporządkowany, np. w przypadku cumulonimbusów, gdzie w pewnych częściach chmury są bardzo silne prądy wstępujące a w innych słabsze lub nawet opadające, to opisany powyżej proces, na skutek wielokrotnego powtarzania się, może doprowadzić do powstania grudek lodu o znacznej masie. W takiej sytuacji występują opady gradu.

Mgła

Na przejrzystość powietrza, określającą możliwość obserwacji obiektów znajdujących się w różnych odległościach od obserwatora, wpływa głównie zapylenie powietrza i obecność produktów kondensacji pary wodnej, tj. kropelek wody lub kryształków lodu.

Jeżeli z powodu zapylenia widzialność jest mniejsza niż 10 km, określamy to zjawisko jako zmętnienie atmosfery, które w zależności od lokalnych warunków może być nieznaczne lub bardzo duże (np. w przypadku burzy piaskowej). W przypadku obecności w warstwie przyziemnej produktów kondensacji pary wodnej widzialność w zakresie od 1 do 10 km określamy jako zamglenie, a przy widzialności poniżej 1 km jako mgłę.

Najczęstsze mechanizmy tworzenia się zamglenia lub mgły:

Mgły z wypromieniowania (radiacyjne).

Na skutek nocnego wypromieniowania powietrze w warstwie przyziemnej ochładza się od podłoża. Jeżeli wilgotność powietrza jest względnie wysoka, a osiągnięta zostanie temperatura punktu rosy, to następuje wykraplanie wody i powstaje mgła. Takie mgły występują głównie we wczesnych godzinach rannych, przy bezchmurnej pogodzie w nocy i nad obszarami o dużej wilgotności.

Mgły napływowe (adwekcyjne).

Powstają na skutek ochłodzenia się od podłoża napływającej względnie ciepłej, wilgotnej masy powietrza. Występują najczęściej na obszarach, gdzie temperatura morza jest niska, np. występują zimne prądy morskie lub wczesną wiosną na Bałtyku, kiedy wody są wychłodzone. Mogą też być związane z frontami (głównie ciepłymi), a bywają spowodowane obniżeniem się podstawy chmur, aż do powierzchni ziemi i wzrostem wilgotności powietrza w warstwie przyziemnej spowodowanej opadami. Takie mgły wędrują razem z frontami.

Mgły parowania (tzw. dymienie morza).

Powstają nad otwartymi wodami (morzami, jeziorami, stawami, rzekami) lub podczas, albo zaraz po deszczu, na skutek parowania cieplejszej powierzchni wody w chłodnym powietrzu. Należą do mgieł, które nie utrzymują się długo.

Mgły zmieszania (frontowe).

Powstają w wyniku zmieszania się dwóch różnych pod względem temperatury i wilgotności mas powietrza, tzn. w obrębie frontu atmosferycznego, zwłaszcza frontu ciepłego. Są mgłami szybko zanikającymi.

Mgły zboczowe (orograficzne).

Powstają na obszarach górskich, kiedy wilgotne powietrze unosi się po wychłodzonym zboczu góry.

Jeśli wielkość i ilość kropelek we mgle wzrośnie, może się ona zmienić w drobny deszcz, tzw. kapuśniaczek. W wyniku osadzenia się kropelek zawartych we mgle na różnego rodzaju przedmiotach terenowych powstaje tzw. osad atmosferyczny. Główną przyczyną tworzenia się mgieł jest ochłodzenie powietrza poniżej tzw. temperatury punktu rosy (jest to temperatura, do jakiej musi się oziębić powietrze, aby nastąpiła kondensacja zawartej w nim pary wodnej).

Zamglenie jest to delikatna, niska mgła ograniczająca widzialność od 1 km do 8 km. Ilość kropelek wody i ich wielkość jest w nim znacznie mniejsza niż we mgle (poniżej 0,01 mm). Zamglenia są powszechniejszym zjawiskiem od mgieł. Zwykle stanowią ich początkowe lub ostatnie stadium. Podczas ich występowania nie odczuwa się tak silnej wilgotności powietrza i niskiej temperatury jak w przypadku mgieł.

Widzialność

Mianem widzialności określana jest największa odległość pozioma, z jakiej obserwowany obiekt jest widoczny przy danym stanie pogody. Do tego celu używamy międzynarodowej skali widzialności, która ma zastosowanie w komunikatach meteorologicznych.

Tabela: Międzynarodowa skala widzialności

Tabela: Skala widzialności stosowana w dziennikach jachtowych

Testy