Дождь, снег и уровень замерзания

Миллионы облачных капель должны соединиться, чтобы образовалась одна дождевая.

Почему большинство облаков не даёт дождя

Посмотри вверх в день с облаками хорошей погоды: там тонны воды, которая никогда до тебя не доберётся. Облачные капли крошечные, обычно около 0.02 мм в поперечнике. Они падают настолько медленно, что слабых восходящих потоков, поддерживающих облако, хватает, чтобы удержать их. USGS объясняет: капля должна вырасти настолько, чтобы скорость падения превысила скорость восходящего потока, и лишь тогда сможет покинуть облако как осадки.

Вырастить каплю непросто. В одной дождевой капле столько же воды, сколько в миллионах облачных. В тёплых облаках капли растут при столкновении и слиянии: более крупные падают чуть быстрее, сталкиваются с мелкими и соединяются. В облаках с температурой ниже нуля есть более быстрый путь, процесс Бержерона. Кристаллы льда и переохлаждённые капли находятся рядом, и кристаллы растут за счёт капель. Они выпадают снегом и часто по дороге тают, превращаясь в дождь. Значительная часть дождей средних широт начинается снегом.

Дождевые капли не похожи на слезинки

На рисунках дождевые капли изображают слезинками, но USGS описывает иначе. Капли радиусом меньше примерно 1 мм круглые. При росте воздух снизу уплощает дно, и при диаметре от 2 до 3 мм они напоминают булочку для гамбургера. Примерно при 4–5 мм вмятина снизу раскрывается парашютом, и капля распадается на меньшие. Поэтому дождевые капли никогда не вырастают до размера стеклянных шариков.

Дождь или снег? Следи за уровнем 0 °C

Обычно с высотой воздух холодеет. В стандартной атмосфере NASA охлаждение составляет около 6.49 °C на километр. Если у моря 15 °C, уровень 0 °C находится примерно на высоте 15 ÷ 6.49 ≈ 2.3 км; при 5 °C он опускается примерно до 0.8 км. Снег, падающий сверху, тает при прохождении этого уровня. Когда уровень 0 °C доходит до земли, снег выпадает снегом. Следи за горой на модели: белая шапка растёт и уменьшается при изменении температуры, потому что снег сохраняется только выше уровня 0 °C.

Настоящий воздух не всегда соответствует стандарту. Иногда тёплый слой лежит над холодным воздухом у земли. Снег, растаявший в тёплом слое, может снова замёрзнуть в ледяные крупинки ещё до земли. Если капли остаются жидкими ниже точки замерзания, они замерзают при контакте с холодными поверхностями, образуя замерзающий дождь. Синоптики внимательно следят за слоями: разница в один-два градуса решает, будет ли дорога мокрой или превратится в каток.

По данным NOAA, в среднем за год на океаны и сушу вместе выпадает около 980 мм осадков. Распределяются они очень неравномерно. USGS отмечает, что в 2017 году в Колумбии выпало около 3240 мм, а в Египте около 18 мм. Полезное соотношение: 1 мм дождя на 1 квадратный метр равен ровно 1 литру воды.