Chmura to widoczne skupisko mikroskopijnych kropelek wody, kryształków lodu albo obu tych składników, unoszących się w atmosferze. Powstaje, gdy wilgotne powietrze ochładza się na tyle, że para wodna ulega kondensacji lub resublimacji. Chmury są częścią obiegu wody i wpływają na opady oraz temperaturę przy powierzchni Ziemi.
Czym jest chmura w przyrodzie?
Chmura nie jest jednolitą masą wody, lecz skupiskiem bardzo drobnych cząstek unoszonych przez ruchy powietrza. W cieplejszych warstwach atmosfery tworzą ją przede wszystkim kropelki wody, a w chłodniejszych – kryształki lodu. W jednej chmurze mogą występować oba rodzaje cząstek.
Chmury są ważnym ogniwem obiegu wody w przyrodzie. Para wodna trafia do atmosfery wskutek parowania z mórz, jezior, rzek, gleby i roślin. Później może zostać przeniesiona przez wiatr, skroplić się lub zamienić w kryształki lodu, a następnie wrócić na powierzchnię Ziemi w postaci deszczu, śniegu albo gradu. Chmury wpływają też na bilans cieplny planety, ponieważ zarówno odbijają część promieniowania słonecznego, jak i zatrzymują część ciepła wypromieniowywanego przez podłoże.
Jak powstaje chmura?
Najczęściej proces zaczyna się wtedy, gdy ciepłe i wilgotne powietrze unosi się ku górze. Może być wypychane przez ogrzewanie podłoża, stok górski, front atmosferyczny albo zbieżność wiatrów. Wraz ze wzrostem wysokości ciśnienie spada, a wznoszące się powietrze rozpręża się i ochładza. Zjawisko to określa się jako ochładzanie adiabatyczne.
Gdy temperatura spadnie do poziomu, przy którym powietrze nie może pomieścić całej zawartej w nim pary wodnej, rozpoczyna się kondensacja. Cząsteczki pary przechodzą w stan ciekły i tworzą mikroskopijne kropelki. Przy bardzo niskiej temperaturze para może przejść bezpośrednio w stan stały, tworząc kryształki lodu. Ten proces nazywa się resublimacją. Nie należy więc utożsamiać kondensacji z powstawaniem lodu, choć oba zjawiska mogą zachodzić w tej samej chmurze.
Do utworzenia chmury potrzebne są trzy warunki:
- Wystarczająca ilość pary wodnej w powietrzu.
- Ochłodzenie powietrza do temperatury sprzyjającej przemianie pary wodnej.
- Jądra kondensacji, czyli drobne cząstki, na których mogą osadzać się cząsteczki wody.
Jądra kondensacji są częścią aerozoli atmosferycznych. Mogą nimi być naturalne pyłki, cząstki soli morskiej, pył mineralny, sadza lub inne mikroskopijne składniki powietrza. Bez takiej powierzchni powstawanie kropelek byłoby znacznie trudniejsze. Gdy kropelki i kryształki połączą się w większe cząstki, mogą opaść jako opad. Jeśli wyparują lub wysublimują przed dotarciem do gruntu, powstaje zjawisko zwane virgą.
Jak dzielimy chmury?
Światowa Organizacja Meteorologiczna wyróżnia dziesięć podstawowych rodzajów chmur. Ich nazwy wywodzą się z łaciny i opisują między innymi kształt oraz budowę. Człony cirrus oznacza chmurę pierzastą, stratus – warstwową, cumulus – kłębiastą, a nimbus wskazuje na chmurę przynoszącą opady.
Podział według pięter wysokości pomaga szybko uporządkować ich wygląd i właściwości. Podane wysokości są orientacyjne, ponieważ podstawa chmury zależy między innymi od wilgotności, temperatury i warunków klimatycznych.
| Piętro | Nazwa łacińska | Orientacyjna wysokość podstawy | Główne cechy |
|---|---|---|---|
| Wysokie | Cirrus, Cirrostratus, Cirrocumulus | około 6–13 km | Najczęściej zbudowane z kryształków lodu, zwykle nie dają opadu docierającego do powierzchni. |
| Średnie | Altostratus, Altocumulus | około 2–7 km | Mogą zawierać kropelki wody i kryształki lodu, często poprzedzają zmianę pogody. |
| Niskie | Stratus, Stratocumulus | od około 0,1 do 2 km | Tworzą warstwy, ławice lub płaty, czasem przynoszą mżawkę albo słaby śnieg. |
| O rozwoju pionowym | Cumulus, Cumulonimbus, Nimbostratus | Od niskiej podstawy do kilku lub kilkunastu kilometrów | Mogą silnie rozbudowywać się wzwyż i przynosić intensywne opady, a Cumulonimbus także burze. |
Cirrus ma postać cienkich włókien, piórek lub delikatnych smug. Występuje wysoko, gdzie temperatura jest niska, dlatego składa się głównie z lodu. Cirrostratus tworzy mleczną zasłonę i może powodować halo – świetlisty pierścień wokół Słońca lub Księżyca, powstający wskutek załamywania i odbijania światła na kryształkach lodu.
Chmury warstwowe, takie jak Stratus i Altostratus, pokrywają niebo bardziej równomiernie. Z kolei Cumulus ma wyraźny, kłębiasty kształt i zwykle pojawia się przy wznoszących prądach powietrza. Jeśli taki prąd jest silny i zasila rozbudowującą się chmurę dużą ilością wilgoci, może powstać Cumulonimbus. Ta masywna chmura burzowa ma często kształt wieży lub kowadła i przynosi ulewę, grad, silny wiatr oraz wyładowania atmosferyczne.
Co chmury mówią o pogodzie?
Wygląd chmur pozwala ocenić prawdopodobieństwo opadów i zmian atmosferycznych, ale nie zastępuje pełnej prognozy. Niskie, jednolite i szare warstwy zwykle wiążą się z wilgotną, stabilną pogodą oraz mżawką lub długotrwałym opadem. Jasne Cumulusy o niewielkiej wysokości często towarzyszą spokojnej pogodzie.
Szczególną uwagę trzeba zwrócić na chmury, które szybko rosną w górę, ciemnieją u podstawy i przybierają kształt wysokich wież. Ich dalszy rozwój może prowadzić do powstania Cumulonimbus i gwałtownych zjawisk, takich jak ulewa, grad, wyładowania lub silne porywy wiatru.
Notatka eksperta: obserwuj nie tylko rodzaj chmury, lecz także tempo jej przemiany. Wolno przesuwająca się warstwa daje inne sygnały niż szybko wypiętrzająca się chmura kłębiasta. Rosnąca pionowo, ciemna podstawa i widoczne smugi opadu oznaczają większe ryzyko gwałtownego pogorszenia pogody.
Chmury są więc jednocześnie widocznym skutkiem procesów zachodzących w atmosferze i ich uczestnikiem. Przenoszą wodę, tworzą opady, wpływają na temperaturę powierzchni Ziemi, a ich budowa pozwala rozpoznać warunki panujące wysoko nad naszymi głowami.
