Облака
Облака
Содержание
Облака и их классификация
Когда в атмосфере под влиянием различных условий происходит охлаждение воздушных масс, то количество водяных паров в какой-либо ее точке может превзойти предельную величину, нужную для насыщения воздуха при данных условиях. В этом случае водяные пары, оказавшиеся в избытке, должны сгуститься, то есть перейти в жидкое или даже твердое состояние. Если такое сгущение или конденсация паров происходит на некоторой высоте в атмосфере и принимает достаточно обширные размеры, причем выделившиеся частицы воды или кристаллики льда скапливаются в значительные массы, то результатом такого скопления является образование О. Благодаря той важной роли, которую играют О. в жизни природы — как источник влаги, изливаемой ими в виде дождя, снега и т. д. на земную поверхность, как защита от зноя солнечных лучей в летние, жаркие дни или от зимнего и ночного охлаждения лучеиспусканием тепла в междупланетное пространство, — О. с очень давних времен уже стали объектом наблюдения: так, в Евангелии находится ясное указание на умение евреев до известной степени судить о предстоящей погоде (Матф., XVI, 2-3); на то же самое указывают народные приметы и изречения, в которых выражены выработанные долгим опытом народные правила предсказания погоды по виду О. Научное же изучение О. началось сравнительно очень недавно.
Первым вопросом, неизбежно возникающим при наблюдении облаков, является вопрос о приведении в известную систему чрезвычайно разнообразных и причудливых форм О. Попытка классификации О. принадлежит Л. Говарду, который в начале текущего столетия признал четыре их формы за основные и три за промежуточные. За основные он считал О. перистые (Cirrus по-латыни), кучевые (Cumulus), слоистые (Stratus) и дождевые, то есть непосредственно изливающие дождь (Nimbus); переходные — перисто-кучевые (Cirro-Cumulus), перисто-слоистые (Cirro-Stratus) и слоисто-кучевые (Cumulo-Stratus). Классификация Говарда быстро приобрела право гражданства в науке и практике наблюдений. Но наблюдения же показали и ее главнейший недостаток — широкую растяжимость некоторых типов Говарда и их недостаточную определенность: так одно и то же О., по Говарду, может быть отмечено и как слоистое (Stratus), и как дождевое (Nimbus), смотря по тому, шел ли из него дождь во время записи, или нет; затем переходные формы между основными наблюдаются в таком разнообразии и настолько отклоняются от определений Говарда, что наблюдатель часто крайне затруднен, к какому типу отнести О. Трудами многих ученых, из которых особенно в этом отношении выдаются Поэ, Кл. Лей, Эберкромби и Гильдебрандсон, — задавшихся целью изучить формы облаков в связи с их высотой в атмосфере и погодой, удалось подготовить достаточно надежный материал для новой лучшей классификации О. Большое количество фотографических снимков с О., собранное Гильдебрандсоном и вместе с Кеппеном и Неймайером систематизированное, послужило основанием новой классификации. Одобренная международным метеорологическим конгрессом в Париже в 1889 г., эта классификация, исходя из предложенных Говардом типов, остановилась на 10 подразделениях для различных форм О., которые и были воспроизведены в атласе, изданном в 1890 г. тремя названными учеными. В настоящее время эта классификация вошла уже в употребление в центральных метеорологических учреждениях Европы и распространяется все более и более и на обыкновенных метеорологических станциях. По классификации Гильдебрандсона, Кеппена и Неймайера все наблюдаемые формы облаков разделяются на две обширные категории: а) формы, состоящие из отдельных частей или округленных образований, более частые в сухое время; б) формы растянутые, имеющие вид пелены, преобладающие в дождливое время.
А. Высокие облака (в среднем около 9000 м над. поверхностью Земли), а-1. Перистые (Cirrus). б-2. Перисто-слоистые (Cirro-Stratus).
В. О. средней высоты (между 3000 и 7000 м.). а-3. Перисто-кучевые (Cirro-Cumulus). а-4. Высокие кучевые (Alto-Cumulus). б-5. Высокие слоистые (Alto-Stratus).
С. Низкие О. (ниже 2000 м.). а-6. Слоисто-кучевые (Strato-Cumulus). б-7. Дождевые (Nimbus).
D. О. дневных восходящих потоков. а -8. Кучевые (Cumulus, вершина около 1800, основание — около 1400 м.). б-9. Грозовые (Cumulo-Nimbus, вершина 3000-8000, основание — 1400 м.).
Е. Поднявшийся туман (ниже 1000 м.).
10. Слоистые (Stratus).
1. Перистые. 2. Перисто-кучевые. 3. Перисто-слоистые. 4. Высокие кучевые.
5. Высокие слоистые. 6. То же. Слоисто-кучевые. 8. То же.
ОБЛАКА III.
9. Кучевые. 10. Грозовые. 11. Дождевые. 12. Слоистые
Отдельные формы облаков классификация определяет следующим образом. 1. Перистые (табл. I, фиг. 1) — раздельные, тонкие, нитеобразные О., часто имеющие вид бородки пера, обыкновенно белого цвета; иногда располагаются полосами, пересекающими небесный свод подобно меридианам и, благодаря перспективе, кажутся тогда сходящимися в одной или двух диаметрально противоположных точках горизонта (всего чаще юго-запад и северо-восток).
2. Перисто-слоистые (табл. I, фиг. 3) — тонкий, белесоватый покров, иногда почти незаметный и только придающий небу беловатый оттенок, иногда же ясно обнаруживающий нитевидное строение (как на фиг. 3). Эти О. обыкновенно служат причиной образования ярких белых кругов около солнца и луны. 3. Перисто-кучевые (табл. I, фиг. 2) — общеизвестные под названием «барашков». Это — небольшие комочки или лоскуточки О. белого цвета, почти без теней, располагающиеся обыкновенно полосами или группами. 4. Высокие кучевые (табл. I, фиг. 4) — крупные барашки. Это — комки или лоскутки О. больших размеров, белые или сероватые, с оттененными краями, располагающиеся большими группами. Отдельные лоскутки О. в середине группы имеют большую величину и более компактны, к краям же группы образуют более тонкие лоскутки. Часто они оказываются вытянутыми в ряды по одному или двум направлениям, а отдельные комки иногда представляются столь скученными, что края их накладываются друг на друга. 5. Высокие слоистые (табл. II, фиг. 5, 6) — плотный покров серого или беловатого цвета, вблизи солнца или луны образующий более светлую часть, сквозь которую виднеется бледный, слабосветящийся диск светила («водянистое солнце»). Эти облака служат вместе с предыдущей формой причиной образования радужных венцов около солнца и луны. Фиг. 5 представляет форму переходную от высоких слоистых к следующей форме — слоисто-кучевым. 6) Слоисто-кучевые (табл. II, фиг. 7, 8) — большие валообразные массы темных О., часто, особенно зимой, покрывающих все небо и придающих ему вид поверхности, покрытой рядами крупных волн. Слой этих облаков не особенно толст и в промежутки между отдельными валами просвечивает иногда чистое небо. 7. Дождевые (табл. III, фиг. 11) — темные массы бесформенных облаков с разорванными, бахромчатыми краями, сопровождаемые обыкновенно продолжительными, обложными дождями или снегопадом. В промежутках между этими темными массами виднеется нередко слой лежащих над ними перисто-слоистых или высоких слоистых О. Иногда слой дождевых О. разрывается на отдельные небольшие хлопья, иногда же эти хлопья или обрывки плывут весьма низко внизу большого О.; в этом случае их принято называть разорванными дождевыми (Fracto-Nimbus). 8. Кучевые (табл. III, фиг. 9) — мощные массы О. с куполообразной вершиной, горизонтальным основанием и причудливыми боковыми контурами. Это — О., обязанные своим происхождением дневному восходящему потоку воздуха. Они представляются ярко-белыми, когда наблюдаются на стороне неба, противоположной солнцу, — с сильными тенями при боковом освещении, и темными, с ярко блестящими контурами, когда закрывают солнце. Разорванные сильным ветром ярко-белые клочья кучевых О. носят название Fracto-Cumulus. 9. Грозовые (таб. III, фиг. 10) — огромные груды О., нагроможденных в виде гор, башен и т. п., окруженные обыкновенно в верхней части ореолом нитеобразного строения (ложные перистые), а снизу массами темных О., напоминающих дождевые. Эти О. обыкновенно сопровождаются кратковременными, но сильными дождями (ливнями) и нередко грозами. 10. Слоистые (табл. III, фиг. 12) — поднявшийся ровным горизонтальным слоем туман, покрывающий небо однообразной серой пеленой.
Строение облаков
Наблюдениями воздухоплавателей при подъемах на воздушных шарах установлен факт, что все наблюдаемые формы О. по своему строению распадаются на две группы: 1) — О. из водяных частиц в жидком виде и 2) — О. из мелких ледяных кристалликов. Подъемами на воздушных шарах и наблюдениями при восхождениях на горы констатирован другой факт, что строение О. первой группы, когда наблюдатель окружен таким О. со всех сторон, ничем не отличается от обыкновенного тумана, наблюдаемого вблизи земной поверхности; что наблюдателю внизу казалось О., держащимся на склоне горы или на некоторой высоте в атмосфере, то наблюдателю, попавшему в такое О., представлялось туманом. Со времен Галлея и Лейбница было уже известно и подтверждено непосредственным наблюдением, что отдельные частицы тумана, а, следовательно, и О., имеют шарообразную форму. Для объяснения того, почему эти шарики держатся в воздухе в равновесии, была предложена гипотеза, что эти шарообразные частицы тумана состоят из воздушных пузырьков, окруженных тончайшей водяной оболочкой (везикюлей - как такие пузырьки были названы); при достаточных размерах пузырьков и достаточно тонкой оболочке (расчет, сделанный Клаузиусом показал, что толщина водяной оболочки должна быть не более 0,0001 мм.) сопротивление воздуха их падению должно быть настолько значительно, что падение везикюлей может совершаться очень медленно, и они должны представляться плавающими в воздухе, а при самом слабом восходящем потоке их падение может перейти даже в восходящее движение. Гипотеза эта приобрела широкое распространение, после того, как Р. Клаузиусу удалось, основываясь на предполагаемой необычайно тонкой водяной оболочке везикюлей, дать объяснение голубому цвету неба. Одновременно с везикюлярной гипотезой существовало и другое мнение, считавшее водяные шарики туманов состоящими сплошь из жидкой воды. Трудность рассматривания под микроскопом водяных шариков привела к тому, что подобные наблюдения над ними удалось сделать в достаточно надежной форме только в самое недавнее время. В 1880 г. впервые Динес (Dines), наблюдая водяные шарики, из которых состоят туманы в Англии, пришел к убеждению, что наблюдаемые им частицы тумана суть настоящие капельки воды, размеры которых колеблются от 0,016 до 0,127 мм. Позднее подобные же наблюдения были сделаны Ассманом на вершине Брокена, которая — особенно в холодное время года — находится в области наиболее энергичного образования О. различных форм, образующихся то несколько выше, то немного ниже, то как раз на ее высоте. Ассман убедился, что все наблюденные им формы О., содержащих жидкую воду, состоят из настоящих капелек, размеры которых меняются между 0,006 мм (в верхних частях О.) и 0,035 мм (в нижних его частях). Капельки эти наблюдались жидкими даже при температуре 10° Ц; только прикасаясь к какому-нибудь твердому телу (например, предметное стеклышко микроскопа) они моментально превращались в ледяные иголочки. В дополнение к этим непосредственным наблюдениям лордом Рэйлеем (Rayleigh) было показано, что, объяснить цвет неба можно и водяными капельками, — по крайней мере при достаточно малых их размерах. Дадут ли капельки больших размеров, подобные измеренным Динесом и Ассманом, такие же результаты — осталось вопросом открытым. Наконец, Обермайер и Будде показали, что если исходить из явлений капиллярных, существование везикюлей не может быть допущено. В настоящее время огромное большинство метеорологов считает вопрос о строении О. окончательно решенным в пользу мнения, по которому как туман, так и О. первой группы состоят из мелких капелек воды, а исследования Стокса и расчеты, сделанные Максуеллем, доказали, что слабого потока, подымающегося со скоростью не более 0,5 м в секунду, достаточно, чтобы остановить падение таких капелек. Относительно второй группы О., образующихся обыкновенно на больших высотах — как перистые (Cirrus) и перисто-слоистые (Cirro-Siratus) — наблюдения воздухоплавателей показали, что эти формы состоят исключительно из воды в твердом состоянии. Мириады ледяных кристалликов и иголочек, подобных тем, которые наблюдаются нередко в нижних слоях атмосферы падающими в тихие, морозные дни зимой, — часто даже при безоблачном небе, — образующих правильные гексагональные таблички или шестисторонние призмы от микроскопически малых до видимых простым глазом, держатся в верхних слоях атмосферы и образуют то отдельные волокна или пучки Cirrus’ов, то однообразным слоем распространены на большие пространства, придавая небу белесоватый оттенок при Cirro-Stratus’ax.
Между процессами, которым обязаны своим происхождением О., первенствующую роль, по Бецольду, играет процесс охлаждения влажных масс воздуха вследствие отдачи своего тепла более холодным: поверхности почвы или морской поверхности. Когда поверхность почвы или воды, благодаря лучеиспусканию, охладится в достаточной мере, то нередко приходится наблюдать, как она покрывается низким слоем легкого тумана (поземного на почве), держащегося непосредственно над ней. С образованием слоя тумана начинается лучеиспускание на его собственной поверхности; этим самым создаются условия, вызывающие дальнейшее нарастание тумана вверх. Таким образом, возникают вытянутые в горизонтальном направлении слои тумана от нескольких сантиметров до 1000 м в толщину. При повышении температуры, благодаря солнечному нагреванию, слабые лучи солнца, проникая сквозь толщу тумана и, нагревая почву, могут заставить нижние его слои исчезнуть; в холодное время года, при свободной от снега поверхности почвы, ее собственная теплота может сделать то же. В таком случае туман отделяется от поверхности земли и дает начало образованию типичного слоистого О. (Stratus). При смешении двух неодинаково нагретых масс воздуха, на поверхности соприкосновения которых, — то есть именно в том слое, где образуются О., — могут возникнуть вихреобразные движения, длинные языки, вторгающиеся из одного слоя в другой, и т. п.; таким именно образом возникают самые разнообразные формы О. от тонких, нитевидных Cirrus’oв до таких плотных и однородных покровов как Stratus. Нередко образование О. происходит на границе двух горизонтальных воздушных потоков различных температур, движущихся или в неодинаковом направлении, или с неодинаковыми скоростями; в таком случае, как показал это Гельмгольц теоретически и как подтвердили наблюдения воздухоплавателей, на поверхности соприкосновения таких потоков должны возникнуть воздушные волны и образующиеся массы О. принимают вид покрытой волнами водной поверхности, причем размеры волн вполне зависят от скоростей смешивающихся потоков. Этим путем образуются формы О., имеющие правильное полосатое строение или правильную гребнеобразную форму, как то Cirrus (расположенные наподобие бородки пера), Cirro-Stratus, Cirro-Cumulus, Alto-Cumulus, Strato-Cumulus. Третий процесс, сопровождаемый образованием О. — это сильные восходящие потоки, вызываемые сильными местными нагреваниями различных точек земной поверхности. В этом случае, подымаясь вверх, теплый и плотный вблизи земной поверхности воздух начинает быстро расширяться; работа, затрачиваемая на расширение, совершается за счет теплоты подымающихся масс, которые вследствие этого быстро охлаждаются, заставляя при известной степени охлаждения содержимые ими водяные пары конденсироваться до образования О. Соответственно этим условиям возникновения все О. восходящих потоков имеют типичную куполообразную вершину при плоском горизонтальном основании — как Cumulus и Cumulo — Nimbus [Сказанное относится по преимуществу к О., образующимся на суше.]. Различные частные детали в наблюдаемых формах обыкновенно обусловлены побочными процессами, всегда сопровождающими образование О. Между О. восходящих потоков заслуживают внимания облачные массы, покрывающие нередко склоны высоких гор или окутывающие их вершины, часто в течение очень продолжительного времени оставаясь без всякой перемены. Этот тип О. представляет интерес в том отношении, что здесь идет обыкновенно непрерывный процесс образования на одной и непрерывный процесс распадения О. на другой его стороне. Таковы О. на южных склонах Альп во время фена. В этом случае теплый, влажный воздух, поднимаясь вверх по склонам гор, охлаждается и на некоторой высоте образуется О., которое быстро вырастает до вершины горы; здесь та часть его, которая начинает выдаваться над вершиной, подхватывается общим течением воздуха и быстро рассеивается, так что О. подняться выше вершины горы не может; на место же увлеченных ветром частей О., снизу быстро образуются все новые и новые массы тумана. При этих условиях О. имеет продолжительно сохраняющиеся размеры, хотя на самом деле здесь идет непрерывный процесс его образования. Условия возникновения перистых и перисто-слоистых О. еще недостаточно выяснены. Некоторые подробности о дождевых О. — см. Дождь.
Для образования О. необходим переход пара в капельножидкое состояние. Однако, теоретические изыскания Бецольда, основанные на опытах Айткена, показали, что этот переход есть явление весьма сложное. Весьма остроумными опытами Айткен констатировал, что одного охлаждения воздушных масс ниже температуры их насыщения водяными парами еще недостаточно, чтобы пар перешел в капельножидкое состояние: для этого необходимо присутствие хотя бы мельчайших твердых частиц, на которых и начинает собираться в капли конденсирующийся в жидкость пар. Когда воздух, переполненный водяными парами, совершенно чист, пары, даже перейдя через температуру насыщения, не обращаются, однако, в жидкость, оставаясь пересыщенными. Некоторые газообразные тела, как, например озон и азотистые соединения, также могут содействовать образованию водяных капелек. Что твердые тела действительно играют роль при образовании О., это можно видеть уже из наблюдений, установивших существование грязных дождей. Сухие туманы также показывают, что мелкие частицы пыли могут быть подымаемы достаточно высоко и переносятся на весьма большие расстояния. Наконец, известные зори, наблюдавшиеся вслед за извержением вулкана Кракатоа в 1883 г., показали присутствие мельчайших частиц выброшенной извержением пыли на весьма больших высотах. Все это объясняет возможность поднятия сильными ветрами микроскопически мелких частиц пыли весьма высоко в атмосферу и заставляет признать верность мнения Айткена и Бецольда о необходимости присутствия твердых частиц для образования О.
Высота облаков
III. Исследования Н. Экгольма в Упсале показали, что вообще О. группируются по преимуществу на следующих трех уровнях: на высоте около 1,5 км, 7,0 км и 9,5 км. Для различных типов облаков высота может по исследованиям того же ученого, меняться в следующих пределах:
| Типы облаков | Средняя высота | Наибольшая высота | Наименьшая высота |
|---|---|---|---|
| В метрах | |||
| Слоистые облака | 623 | 994 | 414 |
| Дождевые облака | 1527 | 3700 | 213 |
| Кучевые (вершина) | 1855 | 3611 | 900 |
| Кучевые (основание) | 1386 | 2143 | 730 |
| Грозовые (вершина) | 2848 | 5970 | 1400 |
| Грозовые (основание) | 1405 | 1630 | 1180 |
| Ложные перистые | 3897 | 5470 | 2465 |
| Слоисто-кучевые | 2331 | 4324 | 887 |
| Высокие кучевые (ниже 4000 м.) | 2771 | 3820 | 1498 |
| Высокие кучевые (выше 4000 м.) | 5586 | 8297 | 4004 |
| Перисто-кучевые | 6465 | 10235 | 3880 |
| Низкие перисто-слоистые | 5198 | 5657 | 4740 |
| Высокие перисто-кучевые | 9254 | 11391 | 6840 |
| Перистые | 8878 | 13376 | 4970 |
По наблюдениям профессора Риггенбаха, высоты некоторых типов, например грозовых, меняются в еще большей степени; подобные О. наблюдались на высоте 8000 м, тогда как некоторые из них имели высоту всего 30 м. Толщина О. также чрезвычайно различна: в некоторых случаях она может достигать огромных размеров. Так, в одном случае грозовое О., наблюдаемое професором Риггенбахом с вершины Зёнтиса, имело основание на высоте 2800 м над уровнем моря, а вершина его достигала 13000 м. Измерения Н. Экгольма показали также, что высота О. обнаруживает суточные колебания. Так, для высоты кучевых О. в Упсале были получены следующие средние цифры:
| Время суток | Вершина | Основание | Толщина облака |
|---|---|---|---|
| В метрах | |||
| В 8 часов утра | 1306 | 1087 | 219 |
| В 12 часов дня | 1842 | 1266 | 576 |
| В 2 часа дня | 2088 | 1554 | 534 |
| В 5 часов вечера | 1758 | 1703 | 55 |
Подобные же наблюдения Феттина в Берлине показали изменения средней высоты О. в течение года.
Серебристые облака
Совершенно особняком от описанных форм О. стоит, сравнительно очень недавно сделавшийся предметом изучения, класс «серебристых О.» (irrisirende Wolken). В первый раз на них обратил внимание в 1885 г. берлинский астроном Иессе. Это — блестящие, белого цвета, иногда с желтоватым оттенком О., изредка наблюдаемые на ясном и достаточно темном ночном небе, своим очертанием несколько напоминающие перистые О. Определения высоты подобных О. показали, что она значительно превосходит высоту перистых: наблюдения Иecce, Церасского и др. дали для них в среднем высоту 60 — 80 км, а отдельные измерения колеблются от 23 до 150 км. Так как они наблюдаются на ночном небе главнейшим образом в летние месяцы, когда солнце находится неглубоко под горизонтом, так как свет этих О. оказался поляризованным, то не подлежит сомнению, что свет их — отраженный какими-нибудь твердыми частицами. Так как первые наблюдения этих О. сделаны были почти одновременно с необычайными зорями, наблюдавшимися после извержения Кракатоа, то думали объяснить образование этих О. появлением на больших высотах мельчайшей пыли, выброшенной вулканом. Но вскоре обнаружилось, что подобные О. наблюдались и ранее, уже с 1871 г., и продолжают наблюдаться и до сих пор. Поэтому пришлось от подобной гипотезы отказаться. В настоящее время наблюдениями относительно этих О. установлены следующие факты: 1) что О. эти имеют ясное поступательное движение от востока к западу со скоростью около 100 м в секунду, 2) что длина О. всегда параллельна направлению их движения, а отдельные гребни перпендикулярны к нему и 3) что яркость этих О. в утренние часы оказывается больше, чем в дополуночные; строение же их остается загадкой.
Способы измерения высоты и скорости движения
Изучение направления и скорости движения О. доставляет нередко весьма ценные данные для суждения о предстоящей погоде. Наблюдения простым глазом при этом оказываются недостаточными. Поэтому уже в 40-х годах текущего столетия появилась мысль внести большую точность в подобные наблюдения устройством особого прибора — нефоскопа, который давал бы возможность точнее определять два основные элемента движения О.: направление и скорость. Из подобных приборов наиболее совершенным признается в настоящее время нефоскоп Финемана, состоящий из солидной треноги с тремя винтовыми ножками, на которой покоится латунная коробка, с движущейся внутри ее на острие магнитной стрелкой, служащей для ориентирования прибора по сторонам света. На коробку надето черное зеркало с начерченными на нем 8 радиусами и тремя концентрическими кругами (см. фиг. 1).
На боковой поверхности зеркальной крышки нанесены, соответственно радиусам, деления, а на самой коробке имеется индекс для правильного ориентирования прибора. В черной краске, покрывающей нижнюю сторону зеркала, сделано, по направлению радиуса, отмеченного буквой N, круглое отверстие А позволяющее при поворачивании зеркала видеть северный конец магнитной стрелки. Наконец, сбоку коробки прикреплен подвижной стержень с острием наверху, разделенный на миллиметры, который, посредством головки D и прикрепленной к ней шестерни, зубчаткой может быть установлен на любой высоте относительно зеркала. При наблюдении О., установив горизонтально нефоскоп по уровню и поставив радиус с отметкой N против индекса, поворачивают весь прибор около вертикальной оси, пока не увидят в отверстие А северный конец магнитной стрелки совпадающим с этим же радиусом. Отыскав затем изображение наблюдаемого О. в зеркале, вращают одну только зеркальную крышку прибора, подбирая при этом и соответственную высоту для острия С, пока не увидят, держа глаз возле С, изображение наблюдаемого О. в центре прибора: угол, на который придется повернуть при этом зеркало, даст азимут самого наблюдаемого О. Измеряя теперь время, в течение которого изображение О. переместится от центра зеркала до одного из начерченных на нем кругов, и отмечая радиус, по которому это перемещение происходит, получают из этих данных угловую скорость и действительное направление движения О. В самом деле, если найдено, что высота стержня АВ = h (см. фиг. 2), что радиус круга EDF на зеркале = ρ, и что от D до F изображение О. прошло в течение времени t, мы имеем tg MKN = tgx = ρ /h, так как AB = BC = MR = h и MN = DF = ρ; а в единицу времени О. переместится на угол θ, для которого tg θ = ρ /ht.
Из чертежа видно, что при данном h угловая скорость О. будет одна и та же, по какому бы из радиусов DE = DF =… ни двигалось изображение, так как по построению очевидно, что для О. H расстояния HL и HG, на которые ему придется переместиться, чтобы его изображение из D передвинулось в Е или F, по подобию треугольников GCH и LCH, равно как и DCF и ECD, будут равны. Для наблюдений на кораблях нефоскоп помещают на особой подставке с Кардановым подвесом для зеркала (см. фиг. 3), а подвижный стержень с острием заменяют неподвижным стерженьком AB, по которому передвигается горизонтальная марка CD.
Прибору придана более переносная форма, позволяющая к тому же, благодаря Карданову подвесу, производить наблюдение на корабле, подверженному качке. Для перехода от угловой скорости к действительной, линейной скорости движения О. надо определить достаточно точно высоту, на которой находится О., так как V = r∙ Н, где V — линейная, r — угловая скорости движения О. и H — его высота. Для этого пришлось прибегнуть к более точным измерительным приборам, — теодолитам и фотограмметрам; делая наблюдения ими одновременно из двух пунктов, получили возможность измерять высоту О. Представим себе, что на поверхности земли мы имеем два пункта T1, и T2 (см. фиг. 4), расстояние между которыми (не менее 1 км.) определено с достаточной точностью.
Установив в этих пунктах угломерные инструменты и направив зрительные их трубы на одно и то же О. в точку N, определяем азимуты α 1 и α 2 и высоты β1 и β2, под которыми наблюдается О. Зная эти величины и расстояние между пунктами T1 и T2, не трудно по формулам тригонометрии определить и высоту h наблюдаемого О. над поверхностью земли. Для подобных наблюдений может служить любой теодолит с трубой, имеющей, при небольшом увеличении, достаточно большое поле зрения. Пункты T1 и T2 соединяются телефоном; наблюдатели, установив инструменты, уславливаются по телефону относительно наблюдаемого объекта и момента наблюдения и в назначенное время, направив трубы на выбранную точку определенного О., делают отсчеты углов α и β. Весьма несложным вычислением по найденным углам находятся h1 и h2 для обоих пунктов T1 и Т 2, средняя (h1 + h2)/ 2 будет истинная высота О. В теодолите, обыкновенно, в фокусе окуляра натягивается сетка из паутинных нитей; ориентировав правильно такую сетку и наблюдая моменты прохождения какой-нибудь точки О. через отдельные нити, не трудно определить как азимут движения О., так и угловую скорость последнего, а по ней и по высоте О. — и действительную скорость его движения. Еще удобнее для подобных измерений — фотограмметр, представляющий собою комбинацию фотографической камеры с угломерным инструментом (см. фиг. 5).
Устройство прибора ясно из чертежа: на таком же штативе, как и в обыкновенном теодолите, помещается фотографическая камера с хорошим объективом, причем оптическая ось камеры совпадает с оптической осью трубы, помещенной сбоку. В части камеры, назначенной для фотографической пластинки, перед самой кассетой, в которую закладывается пластинка, натягивается сетка из взаимно перпендикулярных рядов тонких проволочек: иногда впрочем, ограничиваются только двумя перекрестными нитями. При помощи двух фотограмметров получают, как и с теодолитами, два снимка избранного О. с двух точно определенных пунктов; если при этом были измерены углы α 1, α 2, β 1 и β 2, вычислением легко получить высоту любой точки снятого О. Удобство фотограмметров по сравнению с теодолитами заключается в том, что несравненно легче выбрать общую точку и сделать измерение О. на фотограмметрическом снимке, нежели сойтись при переговорах по телефону на какой-либо строго определенной точке при теодолите. А затем, при фотограмметрическом способе в руках наблюдателя остается точный снимок изучаемого О., чего не может дать теодолит.
Литература
Подробности относительно О. см. Bezold, «Ueber Wolkenbildung» (1894, отд. бр., или «Himmel und Erde», VI, 1894); Abercromby, «The Weather» (или нем. перев. «Das Wetter», 1895); Лачинов, «Основы метеорологии»(1895); Van-Bebber, «Lehrbuch d. Meteorologie» (1890); журнал «Meteorol. Zeitschrift» и «Das Wetter», где много статей, посвященных О. Способы наблюдения: Hildebrandson et Hagström, «Des principales mé thodes pour observer et mesurer les nuages» (1893); Koppe, «Photogrammetrie» (1896); Akerblom, «De l’emploi des Photogrammetres». Атласы: Hildenbrandson, Köppen und Neumayer, «Wolken-Atlas» (1890); Singer, «Wolkentafeln» (1893); Hildenbrandson, Riggenbach et Teisserenc-de-Bort, «Atlas international des nuages» (1896).
- В статье воспроизведен материал из Большого энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона.
