Օդերեւութաբանության մեջ տեղումներն այն ջուրն է, որը մթնոլորտից երկրագնդի մակերես է թափվում հեղուկ կամ պինդ ձևով՝ գրավիտացիայի ազդեցության տակ։ Ուստի այնպիսի երեւույթներ, ինչպիսիք են անձրեւը, ձյունը, կարկուտը տեղումներ են։ Դիտարկենք այն հարցը, թե ինչպես են ձևավորվում անձրևը, ձյունը, կարկուտը և ցողը և սառնամանիքը:
Ի՞նչ են ամպերն ու ամպերը։
Նախքան անձրևի և տեղումների այլ տեսակների ձևավորումը քննարկելը, եկեք ֆիզիկայի տեսանկյունից նայենք բնական օբյեկտներին, ինչպիսիք են ամպերն ու ամպերը, քանի որ դրանք կարևոր դեր են խաղում տեղումների գործընթացում:
Ամպերն ու ամպերը ջրի փոքր կաթիլների կամ բյուրեղների հավաքածու են, որոնք կախված են մթնոլորտում: Արդյոք տվյալ ամպը բաղկացած է բյուրեղներից կամ ջրի փոքր կաթիլներից, կախված է այս ամպի երկրի մակերևույթից բարձր բարձրությունից և ջերմաստիճանից: Ամպերը ձևավորվում են այն բանի հետևանքով, որ ծովերում և օվկիանոսներում ջրի մակերևույթին մոտ տաք և խոնավ զանգվածները բարձրանում, սառչում և խտանում են փոքր կաթիլներով։ Այս կաթիլները այնքան փոքր են, որտեսանելի է անզեն աչքով: Նրանց համադրությունը կազմում է ամպեր և ամպեր: Եթե այս կամ այն պատճառով այս կաթիլները սկսեն մեծանալ, ապա դրանք գետնին կընկնեն։
Անձրևի ձևավորում
Որպեսզի հասկանաք, թե ինչպես է ձևավորվում անձրևը, պետք է ուշադրություն դարձնել մթնոլորտում կախված ջրի կաթիլների չափերին, որոնք կազմում են ամպը: Երբ այս կաթիլները սկսում են բախվել և միանալ միմյանց, ապա որոշակի կրիտիկական չափի դեպքում ձգողականությունը կստիպի նրանց ընկնել գետնին: Միևնույն ժամանակ նրանք ձեռք են բերում 4-ից 8 մ/վ արագություն։
Անձրևի կաթիլը ունի մոտ 1 մմ չափս (0,7 մմ-ից մինչև 5 մմ): Այս չափին հասնելու համար ամպի կաթիլները պետք է միլիոնավոր անգամ ավելացնեն իրենց զանգվածը: Այս առումով, ամպի հաստությունը պետք է լինի որոշակի չափից մեծ: Որոշ ամպերի հաստությունը կարող է հասնել 12 կմ-ի, մինչդեռ դրանք կարող են հանգեցնել ուժեղ և երկարատև անձրևների, իսկ որոշ դեպքերում նաև կարկուտի առաջացման։
Ամպերի և ամպերի մեծ հաստությունը թույլ է տալիս կաթիլներին բարձրանալ իրենց հաստությամբ՝ միանալով այլ կաթիլների հետ: Այս գործընթացի արդյունքում առաջանում են մեծ կաթիլներ, որոնք թափվում են անձրեւի տեսքով։ Մեկ այլ մեխանիզմ, որը բացատրում է, թե ինչպես է ձևավորվում անձրևը, հետևյալն է՝ բարձրանալով ամպի հաստության մեջ՝ փոքրիկ կաթիլը սառչում և բյուրեղանում է։ Այս բյուրեղներն ընկնում են գետնին, երբ ընկնում են, տաքանում են և վերածվում ջրի։
Virga ֆենոմեն
Վիրգան անձրև է, որը թափվում է մթնոլորտում, բայց չի հասնում երկրի մակերեսին: Այս բնական երեւույթը կարելի է բացատրելեթե հարցը դիտարկենք ֆիզիկայի տեսանկյունից. Ինչպե՞ս է առաջանում այս տեսակի անձրևը: Փաստն այն է, որ տեղումներ ձևավորելու ընդունակ մեծ ամպի և երկրի մակերեսի միջև կարող են լինել օդային զանգվածների շերտեր, որոնք կլինեն շատ տաք և չոր։ Այս դեպքում ջրի կաթիլները, որոնք թափվում են ամպերի հաստությունից, երբ մտնում են այս տաք և չոր օդային զանգվածները, պարզապես նորից գոլորշիանում են և երբեք չեն հասնում երկրի մակերեսին։
Ձյան գոյացում
Շարունակենք վերլուծել այն հարցը, թե ինչպես են ձևավորվում անձրևը, ցողը և ձյունը: Այժմ կենտրոնանանք պինդ տեղումների՝ ձյան առաջացման գործընթացի վրա։
Ձյունը ջրի պինդ ձև է, որը ձյան փաթիլների տեսքով թափվում է երկրի մակերեսին: Ձյան փաթիլներն առաջանում են, երբ ամպերի մեջ ջրի փոքր կաթիլները սառչում են մինչև 0°C-ից ցածր ջերմաստիճան և բյուրեղանում: Որպեսզի ձյուն առաջանա, ջերմաստիճանը բավականաչափ ցածր չէ, մթնոլորտում դեռ պետք է խոնավության որոշակի մակարդակ լինի: Երկրի վրա կան վայրեր, որոնք բավականին ցուրտ են, բայց չոր օդի պատճառով գրեթե ձյուն չի գալիս։
Կարկուտի առաջացում
Ուսումնասիրելով այն հարցը, թե ինչպես են առաջանում ցողը, սառնամանիքը, անձրևն ու ձյունը, հնարավոր չէ չհիշատակել կարկուտը։ Ի տարբերություն ձյան, որը բավական է ցածր ջերմաստիճան ստեղծելու համար, կարկուտը առաջանում է, երբ ջերմաստիճանը -15 °C-ից ցածր է։ Քանի որ մթնոլորտում ջերմաստիճանը նվազում է բարձրության հետ, կարկուտ է ձևավորվում հաստ ամպերի վերևում, որտեղ ջերմաստիճանը նվազում է մինչև -50°C: Նման ամպերկոչվում է կումուլոնիմբուս: Նրանց ստորին հատվածում ջուրը փոքր հեղուկ կաթիլների, իսկ վերին մասում՝ սառցե բյուրեղների տեսքով է։ Այս բյուրեղները աստիճանաբար աճում են ամպի հատակից բարձրացող ջրի կաթիլների շնորհիվ բարձրացող օդային հոսանքների պատճառով: Երբ բյուրեղը հասնում է կրիտիկական չափի, այն ընկնում է գետնին: Նկատի ունեցեք, որ ոչ բոլոր սառույցի բյուրեղներն են հասնում գետնին, քանի որ դրանք հալվում են, երբ ընկնում են:
Ցող և սառնամանիք
Եկեք ավարտենք մեր դիտարկումը այն հարցի վերաբերյալ, թե ինչպես են ձևավորվում անձրևը, ձյունը, ցողը և սառնամանիքը՝ վերջին երկու երևույթների ֆիզիկական բացատրությամբ, այսինքն՝ ցողի և սառնամանիքի առաջացումը։
Այս երկու երևույթներն էլ կապված են մթնոլորտի ամենօրյա ջերմաստիճանի տատանումների հետ։ Դրանք հասկանալու համար դուք պետք է իմանաք, որ մթնոլորտում գազի ձևով ջրի լուծելիությունը կախված է ջերմաստիճանից: Որքան բարձր է օդի ջերմաստիճանը, այնքան շատ ջուր կարող է լուծվել դրա մեջ գոլորշու տեսքով։ Օրվա ընթացքում արևը տաքացնում է օդը և հանգեցնում ջրի գոլորշիացման և մթնոլորտում խոնավության բարձրացման: Գիշերը օդը սառչում է, ջրի գոլորշիների լուծելիությունը նվազում է, ջրի ավելցուկը խտանում է փոքր կաթիլների տեսքով, որոնք ընկնում են ցողի տեսքով։
Սառնամանիքը ձևավորվում է նույն ձևով, միայն այս դեպքում կամ օդի ջերմաստիճանը իջնում է զրոյից, ինչը հանգեցնում է մթնոլորտում ջրի կաթիլների սառչմանը, կամ երկրագնդի մակերեսը բավական սառն է, և ցողը դրա վրա բյուրեղանում է։
