В небе туча хмурится

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение

города Москвы «Школа «Марьино»

имени маршала авиации А.Е. Голованова

Исследовательская работа на тему

В небе туча хмурится

Работу выполнили

Юдин Никита Сергеевич, 3 Л класс

Юдина Мария Сергеевна, 3 Л класс

Руководитель

Сорокина Людмила Владимировна

Москва 2018

Аннотация

В работе рассматривается процесс прохождения света сквозь облака. Ставится вопрос: зависит ли цвет облака (тучи) от его состава. Проводится эксперимент, который доказывает, что цвет зависит не от состава облака, а от его плотности и точки зрения наблюдателя.

облако солнечный свет туча

Введение

Изучая в 3-ем классе по окружающему миру тему «Круговорот воды в природе» мы узнали о том, что вода, попадая на землю, не исчезает. Вода совершает постоянный круговорот: испаряясь с поверхности земли, она образует облака и в виде дождя или снега возвращается на землю.

Все мы любим понаблюдать за плывущими по небу белоснежными облаками, принимающими очертания то сказочных зверей, то фантастических замков.

Рис.1. Белоснежные облака над холмами

Но стоит только на краю неба появиться чёрной дождевой туче, и беззаботное настроение сразу сменяется неосознанным чувством тревоги.

Рис.2. Дождевые тучи

Тогда нас заинтересовал вопрос, почему у облаков и туч такой разный цвет.

Объект и предмет исследования

Объектом нашего исследования стали облака.

Предмет -- процесс прохождения света сквозь облако.

Цели и задачи исследования

Цель: установить, почему облака и тучи имеют разный цвет, почему облака - белые, а тучи - чёрные.

Задачи:

· найти информацию о происхождении облаков и туч;

· узнать о составе облаков и туч;

· выявить типы облаков, которые способны давать осадки;

· сравнить полученные данные для облаков и для туч;

· провести эксперимент для доказательства гипотезы.

Гипотеза исследования

Облака и тучи имеют разный цвет за счёт их разного состава.

Методы исследования

- обзор научно-популярной литературы;

- создание различных моделей облаков в домашних условиях;

- фотографирование процесса прохождения света сквозь созданные модели облаков;

- сравнение и анализ данных, полученных при проведении эксперимента.

Обзор литературы. Происхождение, состав и виды облаков

Что такое облака?

Из научно-популярной литературы мы узнали, что все без исключения облака представляют собой огромные, иногда размером в несколько десятков километров, скопления мельчайших водяных капелек и кристалликов льда. Силой ветра они перемещаются над поверхностью земли на высоте от 0,5 до 30 километров.

Как образуются облака?

Как было сказано ранее, с поверхности океанов, морей, озер и рек, да и просто с поверхности земли испаряются десятки тысяч тонн воды. Вначале эта вода в виде пара находится в теплых слоях воздуха, расположенных близко к поверхности земли.

Этот теплый воздух, согласно законам физики, поднимается вверх, и чем выше он поднимается над землёй, тем больше остывает и достигает наконец «точки росы». Это такое состояние, когда частички водяного пара, находящиеся в воздухе, начинают переходить из газообразного состояния в жидкое. То есть водяной пар превращается в капли воды или кристаллы льда, которые собираясь вместе, и образуют облако.

Микроскопические размеры облачных элементов - капель или льдинок дают возможность им долгое время держаться в воздухе. Но как только создаются условия для укрупнения облачных элементов, они увеличиваются в размерах, становятся слишком тяжёлыми, опускаются и выпадают из облака в виде осадков.

Основные виды облаков

Перистые облака (лат. Cirrus [циррус]) -- облака, распростершиеся по небу в виде огромных перьев или лент, прямой и изогнутой формы.

Перистые облака наблюдаются на высоте от 10 км и выше и связаны с восходящими и волновыми движениями теплого и холодного воздуха в этом слое.

Рис.3. Перистые облака

Микроскопические облачные элементы перистых облаков отражают и рассеивают проходящий сквозь них солнечный свет, капельки воды и кристаллики льда блестят в лучах солнца. Структура белых перистых облаков, летящих высоко в небе, очень неплотная. Поэтому солнечный свет проходит сквозь них практически беспрепятственно.

Это самые высокие и самые белоснежные облака. Никогда не дают осадков.

Кучевые облака - плотные облака, напоминающие огромные сугробы или комки белоснежной ваты, цвет таких облаков разнообразен - от ярко-белого до иссиня-чёрного.

Нижняя граница кучевых облаков-- плоская и связана с «точкой росы». Так как давление воздуха с увеличением высоты уменьшается, то выше нижней границы кучевых облаков (выше «точки росы») вода находится в виде ледяных кристаллов и имеет нечёткие границы, а ниже нижней границы кучевых облаков (ниже «точки росы») вода находится в жидком состоянии и выпадает в виде дождя.

Кучевые облака наблюдаются на высоте от 2 до 10 кми образуются при подъеме теплого воздуха. Практически всегда дают осадки.

Рис.4. Кучевые облака

Когда воздушная масса уплотняется, мельчайшие капельки сближаются друг с другом. Это приводит к тому, что капли воды увеличиваются в размерах, они уже не рассеивают свет, а поглощают его. Крупные частицы также могут отбрасывать тень друг на друга и даже на самих себя, поэтому и кажутся более тёмными.

Слоистые облака (лат. Stratus [стратус]) -- самые низкиеоблака, состоящие из нескольких слоев, уложенных один на другой, разнообразных оттенков серого цвета. Облака образуются при контакте тёплого и холодного воздуха, когда тёплый воздух медленно поднимается вверх по холодному, постепенно остывает и из него выделяются капельки воды. Слоистые облака находятся на высоте от 0,5 км до 2 км. Обычно их можно наблюдать осенью в пасмурную погоду, когда они закрывают всё небо. Часто дают осадки.

Рис.5. Слоистые облака

Когда облако опускается на высоту двух и меньше километров, оно становится более плотным, и солнечным лучам уже труднее проходить через его толщу. Чем ниже опускается облако, тем более тёмным оно выглядит.

Это основные формы облаков, на практике нередко они сочетаются между собой самым причудливым образом, становясь перисто-слоистыми, перисто-кучевыми, слоисто-кучевыми и так далее.

Эксперимент

В домашних условиях попробуем создать модели различных видов облаков при помощи подручных средств.

Нам понадобятся:

· фонарь (он заменит солнечный свет);

· марля;

· белое махровое полотенце;

· вата.

Опыт 1. Освещаем сверху кусок белой марли.

В данном опыте марля представляет собой перистое облако. Её тонкие нити соответствуют мелким размерам облачных элементов перистого облака.

Рис.6. Прохождение света сквозь марлю, имитирующую перистое облако

На фотографии видно, что марля свободно пропускает свет и выглядит абсолютно белой.

Опыт 2. Освещаем сверху тонкий слой ваты.

В данном опыте вата представляет собой перистое облако. Растянутый тонкий кусочек ваты имеет разреженую неплотную структуру, аналогичную структуре перистого облака.

Рис.8. Прохождение света сквозь тонкий слой ваты, имитирующий перистое облако

На фотографии видно, что неплотная вата свободно пропускает свет и сохраняет свой белоснежный цвет.

Опыт 3. Освещаем сверху толстый слой ваты. В данном опыте большой скомканный кусок ваты представляет собой кучевое облако, его плотная структура аналогична структуре кучевого облака.

Рис.9. Прохождение света сквозь плотный слой ваты, имитирующий кучевое облако

На фотографии видно, что плотная вата не пропускает свет и снизу выглядит достаточно тёмной.

Опыт 4. Освещаем сверху белое махровое полотенце.

В данном опыте махровое полотенце представляет собой слоистое облако. Его толстые нити соответствуют крупным размерам облачных элементов слоистого облака.

Рис.7. Прохождение света сквозь махровое полотенце, имитирующее слоистое облако

На фотографии видно, что махровое полотенце поглощает свет и снизу выглядит достаточно тёмным, хотя его настоящий цвет - белый.

Анализ полученных результатов

Так почему у облаков и туч разный цвет?

Первая причина - это размер облачных элементов.

Микроскопические облачные элементы отражают и рассеивают проходящий сквозь них солнечный свет, а укрупнённые уже не рассеивают свет, а поглощают его.

Вторая причина - это структура облаков.

Чем плотнее структура облака, тем труднее солнечным лучам проходить через его толщу, тем более тёмным оно выглядит.

Кстати, мы узнали, что учёные-метеорологи вообще не используют термин «туча», вместо этого они говорят «дождевое облако» или «грозовое облако». И если пролетать над таким «дождевым» облаком, например на самолёте, оно будет абсолютно белым.

Рис.10. Дождевое облако сверху

Таким образом, третья причина - это позиция, с которой происходит наблюдение за облаками.

Выводы

Из информации, полученной нами из литературных источников, можно сделать вывод, что облака и тучи имеют одинаковое происхождение, одинаковый состав, а соответственно - и цвет. И облака и тучи абсолютно белого цвета.

Проведённые нами эксперименты показали, что цвет облаков и туч зависит от их плотности, способности пропускать свет и точки зрения наблюдателя. Тучи только выглядят тёмными, если наблюдать за ними снизу с поверхности земли.

Таким образом, наша гипотеза о разном составе облаков и туч за счёт их разного состава не подтвердилась.

Литература

1. Крилен Л. Облака. Наблюдаем и изучаем. Изд.: Манн, Иванов и Фербер, 2016

2. Претор-Пинней Г. Занимательное облаковедение. Учебник любителя облаков. Изд.: Гаятри, 2007

Размещено на Allbest.ru