Хмари високого ярусу

Легкі мазки пензля на тлі блакиті, напівпрозорі білі пір'їнки, пасма дрібних "баранців" – усе це хмари верхнього ярусу. З цих хмар ніколи не йде дощ чи сніг, крізь них просвічує небо та проходять сонячні промені. Для метеорологів, однак, вони мають більше значення, ніж просто естетичне: їхній вигляд, напрямок руху та зміни з часом можуть бути важливими підказками про атмосферні процеси та можливу зміну погоди.

То які ж бувають хмари високого ярусу і що вони можуть розповісти синоптикам?

У міжнародній метеорологічній класифікації «верхній ярус» у помірних широтах починається на висоті близько 6 кілометрів та простягається до верхньої межі тропосфери – до 13 кілометрів. Хмари верхнього ярусу повністю складаються з дрібних кристаликів льоду. Оскільки вологи на такій висоті обмаль, ці хмари надзвичайно тонкі, прозорі та не здатні затьмарити сонячне чи місячне світло. За формою та структурою їх поділяють на три основні види і кожен із них має свій унікальний «характер».

Перисті хмари (Cirrus, Ci)

Це найхарактерніші представники хмар верхнього ярусу тропосфери. Вони спостерігаються у вигляді окремих тонких ниток, волокон або видовжених пасом, які часто нагадують пір’я чи розчерки пензля. Їхня товщина зазвичай становить усього кілька сотень метрів, тоді як у довжину ці хмарні системи спроможні простягатися на тисячі кілометрів. Структура перистих хмар повністю кристалічна, а їхня форма та напрямок безпосередньо залежать від швидкості й сили вітру на великих висотах.

Перисті кігтьоподібні хмари (фото Полтавського ЦГМ)

Перисті ниткоподібні хмари (фото Полтавського ЦГМ)

Серед них виділяють кілька цікавих різновидів. Наприклад, ниткоподібні перисті хмари тягнуться небом паралельними лініями, щільні мають помітні білуваті потовщення, а пластівчасті виглядають як дрібні, розірвані та заплутані білі клаптики. Окреме місце посідають кігтьоподібні хмари: їхні нитки на кінцях закручуються в характерні гачки або «котячі хвостики».

Перисто-купчасті хмари (Cirrocumulus, Cc)

Перисто-купчасті хмари (фото з сайту ВМО)

У народі їх поетично називають «баранцями» або «небом у лусочках». Вони виглядають як групи дрібних білих пластівців, кульок або хвиль, які утворюють цілі поля чи смуги. Небо з перисто-купчастими хмарами іноді нагадує поверхню води, яку легенько сколихнув вітер. На відміну від купчастих хмар нижчих ярусів, їхні окремі елементи дуже маленькі й не мають вираженого затінення. Їхня поява свідчить про те, що на висоті відбуваються хвильові рухи повітря та починається термічна нестійкість.

Перисто-шаруваті хмари (Cirrostratus, Cs)

Перисто-шаруваті хмари (фото з сайту ВМО)

Ці хмари нагадують тонку, однорідну білясту пелену або вуаль, яка частково чи повністю затягує небосхил. Інколи вони настільки прозорі, що помітити їх можна лише за однією унікальною ознакою – оптичним ефектом гало. Це чітке світлове коло навколо сонця чи місяця, що виникає при заломленні світла у крижаних кристалах хмар, в окремих випадках можуть з’являтись яскраві бічні плями, які називають хибними сонцями (паргеліями).

Перисто-шаруваті хмари бувають, зокрема, ниткоподібні, що мають вигляд волокнистої пелени з чіткими смугами, та туманоподібні, що утворюють абсолютно однорідну, безструктурну білясту завісу.

Хмари як підказка про зміну погоди

Тож які підказки хмари високого ярусу можуть дати синоптикам? Річ у тому, що вони часто виникають не самі по собі, а є частиною великих хмарних систем, пов’язаних із переміщенням атмосферних фронтів. Вони рухаються у верхніх шарах атмосфери набагато швидше, ніж циклон переміщується біля поверхні землі, випереджаючи негоду на сотні кілометрів.

За зміною форм цих хмар синоптики та уважні спостерігачі можуть прогнозувати погоду на добу вперед:

• Наближення негоди: якщо на чистій блакиті з'являються перисті кігтьоподібні хмари, які швидко розростаються і затягують небо перисто-шаруватою вуаллю з ефектом гало – це класична ознака наближення теплого фронту. Протягом 12–24 годин варто чекати приходу циклону з хмарною та дощовою погодою.
• Нестабільність атмосфери: швидка поява перисто-купчастих «баранців» сигналізує про приплив холодного повітря у верхні шари. Це часто передує літнім грозам або різкій зміні погоди.
• Стабільна погода: якщо поодинокі нитки перистих хмар нерухомо тануть у синяві неба та не збільшуються у розмірах, це ознака панування антициклону. Погода найближчими днями залишатиметься сухою та сонячною.

Водночас сама поява перистих або перисто-купчастих хмар ще не означає, що негода неодмінно розпочнеться. Для прогнозу важливо враховувати їхню форму, напрямок руху, швидкість змін і поєднання з хмарами інших ярусів, а також інші метеорологічні параметри.

Хмари, які народжуються майже на межі космосу

Окремо в метеорології стоять хмари верхніх шарів атмосфери, які не входять до класичних тропосферних ярусів. Вони народжуються набагато вище, у стратосфері та мезосфері, мають абсолютно інший хімічний склад, а фізичні процеси їхнього утворення досі вивчають науковці.

Перламутрові хмари (фото з сайту ВМО)

У стратосфері на висотах від 15 до 30 кілометрів утворюються перламутрові (полярні стратосферні) хмари. Вони виникають лише взимку у полярних регіонах за дуже низьких температур. Окрім льоду, вони містять замерзлу азотну та сірчану кислоту. На заході сонця вони спалахують неймовірними райдужними барвами, що нагадують перламутр, але попри красу, вони небезпечні, адже сприяють руйнуванню озонового шару Землі.

Сріблясті хмари (фото з сайту ВМО)

Ще вище, на самій межі з космосом (висота 75–85 км), утворюються найвищі хмари нашої планети – сріблясті (полярні мезосферні) хмари. Вони формуються навколо ядер із метеорного пилу влітку на високих широтах. Їх можна побачити лише в глибоких сутінках, коли сонце вже сховалося за горизонт для людей на землі, але все ще підсвічує ці надвисокі космічні крижані кристали, змушуючи їх світитися містичним блакитно-сріблястим кольором.

Хмари високого ярусу можуть здаватися легкими, майже невагомими прикрасами неба. Проте для метеоролога це своєрідна карта атмосферних процесів: за їхньою формою, структурою та змінами можна побачити, як рухаються повітряні маси, де виникають зони нестійкості та чи наближається фронтальна система. Тож наступного разу, побачивши тонкі білі смуги або хвилі високо над головою, варто придивитися уважніше – можливо, небо вже підказує, якою буде погода найближчим часом. 

Текст статті підготовлено фахівцями Полтавського обласного центру з гідрометеорології