Урок 2. Погода и атмосфера

Окружающий мир

🎯 Что ты узнаешь

• Что такое атмосфера, из чего состоит воздух и на какие слои он делится.
• Что такое температура, давление, ветер и влажность, и как их измеряют.
• Какие бывают облака и осадки и как по ним предсказывать погоду.
• Как рождаются ветер, гроза, гром и молния.
• Чем погода отличается от климата и как метеорологи угадывают, что будет завтра.
• Как вести настоящий дневник погоды и находить в нём закономерности.

📖 Разбираемся в теме

Загадка для начала: над твоей головой прямо сейчас висит «океан» весом в тысячи тонн, но ты его совсем не замечаешь. Что это? Это воздух! А ещё в этом невидимом океане каждую секунду что-то происходит: рождаются облака, дует ветер, сверкают молнии. Давай разберёмся, как всё это устроено.

Воздушный океан над головой

Землю окутывает слой воздуха — атмосфера. Мы её не видим, но живём прямо на её дне, как рыбы на дне моря. Этим воздухом мы дышим, в нём летают птицы и облака, и именно в нём «варится» вся погода.

Атмосфера тянется вверх примерно на 1000 километров, но постепенно становится всё разреженнее и незаметно переходит в космос. Самое удивительное: почти весь воздух «прижат» к земле. Если бы ты поднялся всего на 5,5 км вверх (высота высокой горы), под тобой осталась бы уже половина всего воздуха планеты!

📌 Запомни: воздух вовсе не «ничто». Один кубический метр воздуха у поверхности земли весит около 1,2 кг, примерно как большая бутылка воды. Просто этот вес распределён и уравновешен, поэтому мы его не чувствуем.

Из чего состоит воздух

Воздух — это не один газ, а целая смесь. Представь стакан со ста «шариками» газа:

• азот — примерно 78 шариков из 100 (главный газ, но мы им не дышим);
• кислород — около 21 шарика (именно им дышат люди, животные и растения ночью);
• аргон — почти 1 шарик (полезный газ, которым наполняют лампочки);
• углекислый газ, водяной пар и другие газы — меньше 1 шарика, но очень важные: углекислый газ нужен растениям, а водяной пар делает погоду.

🤔 А знаешь ли ты? Кислорода в воздухе только пятая часть, но именно от него зависит горение. Если бы кислорода было в два раза больше, любой костёр превращался бы в бушующий пожар, а спичка вспыхивала бы, как факел.

Слои атмосферы: этажи воздушного дома

Атмосфера похожа на многоэтажный дом. У каждого «этажа» своё название и свои правила.

Тропосфера — первый этаж, от земли примерно до 10–12 км. Здесь мы живём, тут летают самолёты и происходит вся погода: облака, дождь, ветер, гроза. Чем выше, тем холоднее: на вершине тропосферы мороз около −55 °C.

Стратосфера — второй этаж, примерно до 50 км. Воздух тут очень разреженный, погоды почти нет. В стратосфере находится озоновый слой — тонкая «плёнка» газа озона, которая, как солнечные очки для всей планеты, задерживает опасные ультрафиолетовые лучи Солнца. Без озонового слоя жизнь на суше была бы невозможна.

Мезосфера (до ~85 км): здесь сгорают метеоры, оставляя в небе «падающие звёзды».

Термосфера (до ~600 км): тут вспыхивают полярные сияния и летают космические станции.

Экзосфера — самый верхний этаж, где воздух так редок, что уже почти космос.

Из чего состоит погода

Погода — это то, что происходит с воздухом прямо сейчас над тобой. У неё есть несколько главных «деталей».

Температура — насколько воздух тёплый или холодный. Измеряют термометром в градусах Цельсия (°C). Воздух нагревает не само Солнце напрямую, а нагретая Солнцем поверхность земли. Поэтому самое тёплое время дня — не полдень, а пара часов после него: земля успевает прогреться.

🤔 А знаешь ли ты? Самая высокая температура воздуха на Земле — около +57 °C (Долина Смерти в США), а самая низкая — около −89 °C (станция «Восток» в Антарктиде). Разница почти 150 градусов!

Атмосферное давление — это вес воздуха, который давит на всё вокруг. Воздух не невесомый! Над тобой целый столб воздуха в десятки километров. Давление измеряют барометром — прибором со стрелкой, где часто написаны слова «ясно», «переменно», «дождь». Когда давление повышается, обычно ясно и солнечно; когда падает, часто к дождю или буре. Поэтому опытные люди, глядя на барометр утром, уже знают, брать ли зонт.

🤔 А знаешь ли ты? На каждый квадратный сантиметр твоей кожи воздух давит с силой около 1 килограмма. На всё тело человека давит примерно 15–20 тонн, как несколько слонов! Почему же тебя не расплющивает? Потому что воздух и жидкости внутри тебя давят наружу с такой же силой, всё уравновешено.

Ветер — это движение воздуха. Он возникает, когда в одном месте давление выше, а в другом ниже: воздух перетекает оттуда, где его «больше», туда, где «меньше». Тёплый воздух лёгкий и поднимается вверх, а на его место устремляется холодный: так и рождается ветер.

Силу ветра моряки давно измеряют по шкале Бофорта, от 0 до 12 баллов, и оценить её можно даже без приборов, просто глядя вокруг:

• 0 баллов — полный штиль, дым поднимается прямо вверх, листья не шелохнутся.
• 3 балла — лёгкий ветерок, качаются флаги и тонкие ветки (около 5 м/с).
• 6 баллов — сильный ветер, гудят провода, трудно раскрыть зонт (около 12 м/с).
• 9 баллов — шторм, ломаются ветки, срывает черепицу (около 22 м/с).
• 12 баллов — ураган, всё сметает на своём пути (более 32 м/с).

💡 Интересно: самый сильный порыв ветра, который смогли измерить, разгонялся до 113 м/с, это быстрее скоростного поезда! Такое бывает внутри торнадо.

Влажность — сколько в воздухе невидимого водяного пара. Когда пара много, воздух кажется «душным», и быстрее образуются облака и дождь. Влажность измеряют прибором гигрометром. Если влажность 100%, воздух уже не может удержать пар, и он выпадает росой, туманом или дождём.

Как рождаются облака и дождь

Солнце нагревает воду в реках, морях, лужах. Вода превращается в невидимый пар и поднимается вверх вместе с тёплым воздухом. Чем выше, тем холоднее. Наверху пар охлаждается и снова превращается в крошечные капельки воды: так из множества капелек получается облако.

Капельки в облаке сливаются и становятся всё крупнее и тяжелее. Когда они становятся слишком тяжёлыми, чтобы парить, они падают вниз — это дождь. Если наверху очень холодно, капельки замерзают, и тогда идёт снег или град.

🤔 А знаешь ли ты? Облако кажется лёгким и пушистым, но обычное белое облако среднего размера весит примерно как 100 слонов, сотни тонн воды! Оно не падает только потому, что вода в нём — это миллиарды микроскопических капелек, которые поддерживает восходящий тёплый воздух.

Читаем небо: виды облаков

Облака — это настоящая «книга погоды». Если научиться их различать, можно предсказывать погоду не хуже метеоролога. Есть три главных «семейства».

Перистые облака — тонкие, белые, похожие на пёрышки или мазки кисти. Они плывут очень высоко (7–10 км), где так холодно, что состоят не из капель, а из ледяных кристалликов. Сами по себе они означают хорошую погоду, но если их становится всё больше и небо будто затягивает белой вуалью, жди перемены погоды через день-два, часто к дождю.

Кучевые облака — те самые пушистые «барашки» и «горы ваты» с плоским низом. В солнечный день они означают отличную погоду. Но если после обеда «барашек» начинает быстро расти вверх, темнеть снизу и превращаться в огромную башню-наковальню — это кучево-дождевое облако, из него будет ливень, а то и гроза.

Слоистые облака — серая сплошная пелена, затягивающая всё небо, как одеяло. Из них сыплет мелкий моросящий дождик или снежок, а погода стоит пасмурная и скучная. Самые низкие слоистые облака — это, по сути, туман, который «сел» на землю.

Виды осадков: не только дождь

Всё, что выпадает из воздуха на землю, называют осадками. И это далеко не только дождь:

• Дождь — капли воды из облаков. Самые крупные капли — до 5 мм, крупнее просто разбиваются в полёте.
• Снег: при морозе водяной пар превращается сразу в ледяные кристаллики-снежинки. Каждая снежинка имеет шесть лучей, и, как считают учёные, двух совершенно одинаковых снежинок не бывает.
• Град — ледяные шарики, которые растут внутри грозовой тучи: ветер много раз подбрасывает льдинку вверх, она обрастает новыми слоями льда, как луковица, и падает, только когда станет тяжёлой. Самые крупные градины бывают размером с апельсин!
• Роса — капельки воды, которые к утру оседают на траве, когда за ночь земля остывает и пар из воздуха сгущается прямо на холодной поверхности.
• Иней — та же роса, но при морозе: пар превращается в ажурные ледяные узоры на ветках и стёклах.
• Туман — облако, которое образовалось у самой земли; это множество мельчайших капелек, висящих в воздухе.

💡 Интересно: роса и туман — это осадки, которые не падают сверху, а появляются прямо из воздуха у земли, когда он охлаждается. Поэтому туман чаще всего бывает ранним утром и над рекой.

Гроза, гром и молния

Иногда в мощных кучево-дождевых тучах капельки, льдинки и градинки трутся друг о друга и электризуются, как воздушный шарик о волосы. Верх тучи заряжается одним зарядом, низ — другим. Когда разница зарядов становится огромной, между тучей и землёй (или между тучами) проскакивает гигантская искра — молния.

Молния мгновенно раскаляет воздух вокруг себя до 30 000 °C, это в пять раз горячее поверхности Солнца! Раскалённый воздух с силой расширяется и «взрывается»: так рождается раскат грома.

💡 Интересно: свет молнии ты видишь сразу, а гром слышишь чуть позже, потому что свет летит почти мгновенно (300 000 км в секунду), а звук — очень медленно (всего около 340 метров в секунду). Сосчитай секунды между вспышкой и громом и раздели на 3, и получишь примерное расстояние до грозы в километрах! Если счёт короткий, гроза совсем близко.

⚠️ Осторожно: во время грозы нельзя прятаться под одиноким деревом, стоять на открытом поле или у воды. Молния бьёт в самое высокое место. Безопаснее всего в доме или в машине.

Погода и климат: в чём разница

Эти два слова часто путают, а они означают совсем разное.

Погода — это то, что за окном прямо сейчас или сегодня: солнечно, дождь, ветер, +15 °C. Погода меняется каждый день и даже каждый час.

Климат — это «средняя погода» какого-то места за много-много лет. Климат не про сегодня, а про то, какая погода вообще типична для этого места. В пустыне климат жаркий и сухой, в Антарктиде — ледяной, в тропиках — тёплый и влажный.

📌 Запомни: погода — это твоё сегодняшнее настроение, а климат — это твой характер. Настроение меняется по многу раз в день, а характер складывается годами. Один снежный день зимой не отменяет тёплого климата, и одна жаркая неделя не делает климат пустынным.

Как метеорологи предсказывают погоду

Раньше погоду угадывали по приметам: по облакам, поведению животных, ломоте в костях. Сегодня этим занимается целая наука — метеорология, и у неё есть мощные помощники.

• Метеостанции по всей планете каждый час измеряют температуру, давление, влажность, скорость ветра и осадки.
• Спутники из космоса фотографируют облака и следят, куда движутся циклоны и ураганы. Именно благодаря им ураган замечают за несколько дней и успевают предупредить людей.
• Радары «просвечивают» тучи и показывают, где прямо сейчас идёт дождь и куда он движется.
• Метеозонды — воздушные шары с приборами, которые поднимаются на десятки километров и измеряют погоду на разной высоте.
• Суперкомпьютеры собирают все эти данные и рассчитывают, что будет завтра и через неделю.

🤔 А знаешь ли ты? Прогноз на завтра сбывается примерно в 9 случаях из 10, а вот прогноз на 10 дней вперёд — уже гораздо реже. Атмосфера так сложна, что даже взмах крыльев бабочки в теории может чуть-чуть изменить погоду где-то далеко. Учёные называют это «эффектом бабочки».

🔬 Опыт / наблюдение

Проект: дневник погоды на неделю.

Что понадобится: тетрадь или табличка, термометр за окном (или прогноз/приложение для температуры), внимательные глаза.

Что делать:

1. Начерти таблицу с колонками: Дата · Температура утром · Температура днём · Облачность · Осадки · Ветер.
2. Каждый день записывай данные дважды: утром и днём.
   • Температуру смотри на уличном термометре.
   • Облачность оцени на глаз: «ясно», «переменно», «пасмурно», и постарайся определить вид облаков (перистые, кучевые, слоистые).
   • Осадки: были ли дождь, снег, роса, туман.
   • Ветер: «тихо», «слабый», «сильный». Оцени по шкале Бофорта, глядя на ветки деревьев и флаги.
3. Веди дневник целую неделю, не пропуская дни.

Что наблюдать: к концу недели сравни записи. Поищи закономерности:

• В какое время суток теплее — утром или днём? Почему?
• Перед дождём небо темнело заранее? Менялся ли ветер? Появлялись ли перистые облака за день-два до перемены погоды?
• Бывало ли так, что после пасмурного дня резко холодало или теплело?

Как это объясняется: погода меняется не случайно: над нами движутся огромные массы тёплого и холодного воздуха. Замечая повторяющиеся признаки (потемнело небо, усилился ветер, стало душно, появились перистые «пёрышки»), люди научились предсказывать погоду ещё до появления приборов.

Мини-опыт: почувствуй давление воздуха.

Возьми стакан, налей его до краёв водой, накрой плотным листом бумаги (картонкой). Придерживая бумагу ладонью, быстро переверни стакан над раковиной и убери руку. Вода не выливается! Её удерживает давление воздуха снизу: тот самый «воздушный океан» давит на бумагу вверх сильнее, чем вес воды тянет её вниз. Так ты своими глазами увидишь, что воздух действительно давит на всё вокруг.

💡 Запомни главное

• Атмосфера — слой воздуха вокруг Земли; она делится на этажи (тропосфера, стратосфера с озоновым слоем и другие), а вся погода происходит в нижнем — тропосфере.
• Воздух — это смесь газов: около 78% азота и 21% кислорода, плюс немного других газов и водяного пара.
• Главные «детали» погоды: температура, давление, ветер, влажность, и каждую измеряют своим прибором (термометр, барометр, гигрометр).
• Ветер — это перетекание воздуха из области высокого давления в область низкого; его силу оценивают по шкале Бофорта.
• Облака бывают перистые, кучевые и слоистые: по ним можно предсказывать погоду; когда капли тяжелеют, выпадают осадки (дождь, снег, град, роса, иней, туман).
• Молнию видим сразу, а гром слышим позже, потому что свет быстрее звука.
• Погода — это «сегодня», а климат — «средняя погода» места за много лет.

📝 Подумай и ответь

1. Из каких двух главных газов состоит воздух?
2. Почему самое тёплое время дня обычно не в полдень, а немного позже?
3. Откуда берётся ветер? Что заставляет воздух двигаться?
4. Опиши своими словами весь путь: как вода из лужи превращается в дождь.
5. Почему нас не расплющивает атмосферное давление, хотя воздух давит с большой силой?
6. По каким признаками в дневнике можно заранее догадаться, что приближается дождь?