Felhők: mi az a felhő? Definíció, keletkezés és típusok

Felhők: mi az a felhő? Ismerd meg a felhők definícióját, keletkezését, típusait és érdekességeit a vízkörforgástól a látványos napfényjátékig.

A felhő a légkörben (égbolton) lévő vízgőz, amely nagyon apró vízcseppekké vagy jégkristályokká kondenzálódott, amelyek látható alakzatokban vagy formációkban jelennek meg a föld felett. A felhők lehetnek tisztán vízcseppesek, tisztán jégkristályosak vagy vegyes (mind cseppeket, mind jégkristályokat tartalmazó) állapotúak; a legtöbb mérsékelt övi felhő például vegyes fázisú. A felhők részecskemérete tipikusan néhány mikrométertől néhány tíz mikrométerig terjed, míg a jégkristályok formái rendkívül változatosak lehetnek.

A víz a Földön elpárolog (láthatatlan gázzá alakul) és felemelkedik az égbe. Feljebb, ahol a levegő hidegebb, a víz lecsapódik: gázból vízcseppekké vagy jégkristályokká alakul. Ezeket a vízcseppeket felhőként látjuk. A cseppek eső formájában visszahullanak a földre, majd a víz ismét elpárolog. Ezt nevezzük "vízkörforgásnak".

Hogyan keletkeznek a felhők?

A légkörben mindig van vízgőz. Felhők akkor keletkeznek, amikor a légkör már nem képes megtartani az összes láthatatlan légpárát. A további vízgőz nagyon apró vízcseppekké kondenzálódik. A kondenzációhoz általában szükség van ún. kondenzációs magvakra (porszemcsék, sószemcsék, füst‑ és aeroszolrészecskék), amelyekre a vízmolekulák rátapadva cseppekké nőhetnek. Az is fontos, hogy a levegő elérje a harmatpontot (dew point), amikor a relatív páratartalom 100% körüli, vagy amikor a levegő hűlése következtében supersaturáció jön létre.

A meleg levegő több vízgőzt tartalmaz, mint a hideg levegő. Ha tehát a sok vizet tartalmazó meleg levegő lehűl, felhőt képezhet. Ezekkel a módokkal a levegő eléggé lehűlhet ahhoz, hogy felhőket képezzen:

• amikor a talajhoz közeli levegőt a nap felmelegíti, és felemelkedik oda, ahol a levegő hidegebb.
• az időjárási frontok mentén a melegebb levegő lehűl, ahogy hidegebb levegőbe ütközik;
• amikor a levegő felfelé halad a hegyoldalon, a magasba emelkedve lehűl;
• amikor a meleg levegő valami hidegebb dolog (például egy tó hűvös vize) vagy az éjszaka lehűlt talaj fölé kerül, lehűl.

Ezeken túl a légkörben előfordulhatnak lokális emelkedő áramlások (konvekció), valamint mechanikai feláramlások, amelyek felhőképződést indítanak el. A felhőképződéshez kapcsolódóan fontos a levegő adiabatikus hűlése: ha egy légtömeg felemelkedik, kitágul és hőt ad le a környezetének, ezért hűl, így a benne lévő vízgőz kondenzálódhat.

A felhők fizikai jellemzői és csapadékképződés

A felhők nem nehezek. A felhőben lévő víz tömege több millió tonna is lehet. A felhő minden köbméterében (m3) csak körülbelül 5 gramm víz van. A felhőcseppek is körülbelül 1000-szer nehezebbek, mint az elpárolgott víz, tehát sokkal nehezebbek, mint a levegő. Nem esnek le, hanem a levegőben maradnak, mert a nehezebb vízcseppek körül meleg levegő van. Amikor a víz gázból cseppekké alakul át, az hőt termel. Mivel a vízcseppek nagyon kicsik, "beleragadnak" a meleg levegőbe.

A csapadék kialakulásának fő mechanizmusai a következők: - meleg felhőkben (általában trópusi, alacsony felhőkben) a cseppek ütközése és összetapadása (collision–coalescence) révén nőnek nagyobb cseppekké, amelyek leesnek; - hideg vagy vegyes fázisú felhőkben a Bergeron‑Findeisen mechanizmus játszik szerepet: a jégkristályok a túltelített vízgőzből gyorsabban növekednek, elszívják a vízgőzt a környező túlhűlt cseppektől, így a jégkristályok megnőnek és hóként vagy olvadás után esőként hullhatnak le.

Sok felhőben található superszámítottság, szuperhűtött vízcseppek (0 °C alatt is folyékony cseppek), valamint változó koncentrációjú kondenzációs magvak. A felhők élettartama néhány perc és több nap között változhat, a méretük pedig helyi záporfelhőktől a szemmel is látható kiterjedésű ciklonális rétegekig terjedhet.

Felhőtípusok és osztályozás

A felhőket többféleképpen osztályozzák; a Nemzetközi Meteorológiai Szervezet általános rendszere alapvetően alakjuk (réteg vagy gomoly) és magassági kategóriáik alapján különít el típusokat. A gyakori csoportosítás:

• Magas, vékony felhők (cirrusok): cirrus (Ci), cirrostratus (Cs), cirrocumulus (Cc) — általában 6 km fölött, jégkristályokból állnak.
• Középmagas felhők: altostratus (As), altocumulus (Ac) — 2–6 km között, vízcseppek vagy jég a magasságtól függően.
• Alacsony felhők: stratus (St), stratocumulus (Sc), nimbostratus (Ns) — általában 2 km alatt, hulló csapadékot adhatnak (különösen a nimbostratus).
• Függőleges fejlődésű felhők: cumulus (Cu), cumulonimbus (Cb) — kis gomolyoktól (jó idő) a nagy, zivatarokat okozó cumulonimbusokig, amelyek heves csapadékot, villámlást és viharokat hozhatnak.

Egyes felhők speciális, helyi kialakulású formák: köd (a talaj közelében kialakuló felhő), orografikus felhők (hegységek közelében), lencsefelhők (lenticularis) a hegyek fölött, illetve repülőgépek által hagyott kondenzcsíkok (contrails).

Felhők szerepe az időjárásban és az éghajlatban

A felhők fontos szerepet játszanak az időjárás alakulásában és a Föld energiamegőrzésében. Két fő hatásuk van: - visszaverik a napsugárzást (növelik az albedót), így hűthetik a felszínt; - elnyelik és visszasugározzák a felszín által kibocsátott infravörös (hosszúhullámú) sugárzást, ezzel üvegházhatású szerepet tölthetnek be.

Az, hogy egy felhő hűtő vagy melegítő hatású, a magasságától, optikai vastagságától és részecskeösszetételétől függ. A felhő‑visszacsatolások egyike a legnagyobb bizonytalansági tényezőknek az éghajlatváltozás előrejelzéseiben. Emberi tevékenység (aeroszolok kibocsátása, városi hőszigetek) is befolyásolhatja a felhőképződést; létezik a felhőmagvak mesterséges módosításának (felhőmagvetés, cloud seeding) gyakorlata is bizonyos típusú csapadék előidézésére.

Optikai jelenségek és látvány

Néha a felhők napfelkeltekor vagy napnyugtakor ragyogó színekben pompáznak. Ez a levegőben lévő porszemcséknek köszönhető. Ezen túlmenően a felhők és a bennük lévő jégkristályok különféle optikai jelenségeket okozhatnak, például irizálást (színes foltok a felhő szélein), halókat, tündöklést, illetve parhelionokat (napkutya) — ezek mind az apró cseppek vagy jégkristályok fénytöréséből és visszaverődéséből adódnak.

Összefoglalás

A felhők a légkör nélkülözhetetlen elemei: látható formái a Föld vízkörforgásának, az időjárási események és az éghajlati folyamatok meghatározó tényezői. Megértésük — a képződésük, szerkezetük, optikai és termodinamikai viselkedésük vizsgálata — kulcsfontosságú a meteorológia és az éghajlatkutatás számára.

Felhőosztályozás

A felhőket aszerint osztályozzák, hogy hogyan néznek ki, és milyen magasan van a felhő alapja az égen. Ezt a rendszert 1803-ban javasolták. Azért vannak különböző felhőfajták, mert a levegő, amelyben kialakulnak, lehet mozdulatlan, mozoghat előre vagy fel-le különböző sebességgel. A nagyon vastag felhők elég nagy vízcseppekkel esőt vagy havat, a legnagyobb felhők pedig mennydörgést és villámlást okozhatnak.

A felhőknek öt alapvető családja van a kinézetük alapján:

• A cirruszfelhők magasak és vékonyak. A levegő nagyon hideg a magasban, ezért ezek a felhők vízcseppek helyett jégkristályokból állnak. A cirruszfelhőket néha kancacsóvának is nevezik, mert úgy néznek ki, mint a ló farka.

• A rétegfelhők olyanok, mint a lapos lepedők. Lehetnek alacsonyszintű felhők (stratus), középszintűek (altostratus), magasszintűek (cirrostratus) vagy vastag, többszintű felhők, amelyek esőt vagy havat képeznek (nimbostratus).

• A stratocumulus felhők görgeteg vagy fodrozódás alakúak. Lehetnek alacsony szintű (stratocumulus), középszintű (altocumulus) vagy magas szintű (cirrocumulus) felhők.

• A gomolyfelhők gomolygó és kicsi felhők, amikor először kialakulnak. Nőhetnek halomfelhőkké, amelyeknek mérsékelt függőleges kiterjedésük van (semmi sem járul a nevükhöz), vagy válhatnak tornyosuló függőleges felhőkké (tornyosuló gomolyfelhők).

• A kumulonimbusz-felhők nagyon nagy, kumulusz típusú felhők, amelyeknek általában cirrus felhőzetük van, és néha más jellegzetességek is kialakulnak, amelyek sajátos megjelenést kölcsönöznek nekik.

Az alábbiakban összefoglaljuk a főbb felhőtípusokat aszerint, hogy milyen magasan alakulnak ki:

Magas szintű felhők

A magas felhők hideg helyeken 10 000 és 25 000 láb (3 000 és 8 000 m) között, enyhe vidékeken 16 500 és 40 000 láb (5 000 és 12 000 m) között, a nagyon forró trópusokon pedig 20 000 és 60 000 láb (6 000 és 18 000 m) között alakulnak ki. Túl magasak és vékonyak ahhoz, hogy esőt vagy havat termeljenek.

A magas szintű felhők közé tartoznak:

• Cirrus (Ci)
• Cirrocumulus (Cc)
• Cirrostratus (Cs)

Közepes szintű felhők

A középső felhők általában 2500 méteres magasságban alakulnak ki a hidegebb területeken. Azonban a trópusokon, ahol egész évben nagyon meleg van, akár 25 000 láb (8 000 m) magasan is kialakulhatnak. A középső felhők általában vízcseppekből állnak, de lehetnek bennük jégkristályok is. Alkalmanként esőt vagy havat hoznak létre, amelyek általában elpárolognak, mielőtt elérnék a földet.

A középszintű felhők közé tartoznak:

• Altocumulus (Ac)
• Altostratus (As)

Alacsony szintű felhők

Az alacsonyszintű felhők általában a talajszint közeléből egészen 2000 méteres magasságig láthatók. Az alacsony felhők általában vízcseppekből állnak, és időnként nagyon enyhe esőt, szitáló esőt vagy havat produkálhatnak.

Az alacsony szintű felhők közé tartoznak:

• Stratocumulus (Sc)
• Stratus (St)

Amikor a nagyon alacsony rétegfelhő a földet érinti, ködnek nevezzük.

Mérsékelten függőleges felhők

Ezek közepes vastagságú felhők, amelyek a talajszinttől a 3000 méteres magasságig bárhol kialakulhatnak. A közepes szintű gomolyfelhőkhöz nem adják hozzá az alto nevet. E felhők csúcsai általában nem sokkal magasabbak 20 000 lábnál (6000 m). A függőleges felhők gyakran hoznak létre esőt és havat. Ezek többnyire vízcseppekből állnak, de amikor a hideg magasabb szinteken keresztül felfelé nyomulnak, jégkristályokat is tartalmazhatnak.

A mérsékelten függőleges felhők közé tartoznak:

• Cumulus (Cu)
• Nimbostratus (Ns)

Tornyosuló függőleges felhők

Ezek a felhők nagyon magasak, csúcsuk általában 6000 méternél (20 000 láb) magasabb. Heves eső- és hózáporokat hozhatnak létre. A kumulonimbuszok, a legnagyobb felhők, szintén zivatarokat okozhatnak. Ezek a felhők többnyire vízcseppekből állnak, de a nagyon nagy cumulonimbus felhők teteje gyakran többnyire jégkristályokból áll.

A tornyosuló függőleges felhők közé tartoznak:

• Tornyosuló gomolyfelhők (Tcu)
• Cumulonimbus (Cb)

Közepesen függőleges gomolyfelhőzet Swifts Creek felett, Victoria, Ausztrália


Cirrusfelhőkből álló égbolt (balra), amelyek cirrostratusba (jobbra középen) és némi cirrocumulusba (jobbra fent) váltanak át.

Kérdések és válaszok

K: Mi az a felhő?

K: Hogyan alakul ki egy felhő?

K: Milyen nehézek a felhők?

K: Miért tűnnek egyes felhők ragyogó színekben napfelkeltekor vagy napnyugtakor?

K: Mi történik, miután az eső visszahull a Földre?

K: Mi tartja a felhőket a levegőben lebegve?

Keresés betűvel