теплообмена с окружающими слоями воздуха, тоже поднимающимися и тоже охлаждающимися. Поэтому расширение воздуха в восходящем потоке можно считать адиабатическим. Итак, подъем воздуха в атмосфере сопровождается его охлаждением. Расчет и измерения показывают, что подъем воздуха на 100 м сопровождается охлаждением приблизительно на 1 К.
Проявления действия адиабатических процессов в атмосфере весьма многочисленны и разнообразны. Пусть, например, воздушный поток на своем пути встречает высокий горный хребет и вынужден подниматься по его склонам вверх. Восходящее движение воздуха сопровождается его охлаждением. Поэтому климат горных стран всегда холоднее климата ближайших равнин, и на больших высотах господствует вечный мороз. На горах, начиная с известной высоты (на Кавказе, например, с высоты 3000—3200 м), снег уже не успевает стаять летом и накапливается год за годом в виде мощных снежников и ледников.
Когда воздушная масса опускается, она сжимается и при сжатии нагревается. Если воздушный поток, перевалив через горный хребет, спускается вниз, он снова нагревается. Так возникает фён — теплый ветер, хорошо известный во всех горных странах — на Кавказе, в Средней Азии, в Швейцарии. По-особому протекает адиабатический процесс охлаждения во влажном воздухе. Когда воздух достигает при своем постепенном охлаждении точки росы, водяной пар начинает в нем конденсироваться. Так образуются мельчайшие капли воды, из которых состоит туман или облако. При конденсации выделяется теплота парообразования (§ 295), которая замедляет дальнейшее охлаждение воздуха. Поэтому поднимающийся поток воздуха будет охлаждаться при конденсации пара медленнее, чем тогда, когда воздух совершенно сухой. Адиабатический процесс, при котором идет одновременно конденсация пара, называется влажно-адиабатическим.
?309.1. Каким является процесс расширения воздуха в опыте, изображенном на рис. 495, когда: а) ядер конденсации много; б) ядра конденсации отсутствуют?
309.2. Когда воздух переваливает через горный хребет, то его температура оказывается после переваливания более высокой, чем она была на той же высоте до переваливания. Объясните явление.
§ 310. Облака. Когда воздух вместе с находящимся в нем водяным паром по той или иной причине охлаждается, водяной пар может конденсироваться в виде капелек воды или ледяных кристаллов. Так образуются облака и туманы. Они состоят из мельчайших капелек воды (диаметра от 3 до 40 мкм) или столь же мельчайших частиц льда (рис. 506 и 507). Конденсация начинается тогда, когда воздух достигает точки росы. Капли облаков и туманов столь мелки, что падают в воздухе чрезвычайно медленно, почти незаметно. Очень часто при морозе, т. е. при температуре ниже 0°С, эти капли являются переохлажденными, т. е. остаются жидкими и не замерзают. В том случае, когда воздух охлаждается благодаря соприкосновению с холодной поверхностью Земли или моря, в приземном слое воздуха образуется туман. Облака — это тот же туман, только они возникают в более высоких слоях атмосферы.
Мы уже говорили, что когда некоторая масса воздуха поднимается вверх, то она расширяется и охлаждается. В таком охлаждении — главная причина образования облаков. При сильных воздушных потоках, направленных вертикально вверх, образуются особенно плотные, непросвечивающие белые клубящиеся облака. Такие облака называют кучевыми, Иногда они перерастают в высокие, высотой в несколько ки-
567 далее