•  

Mis on pilved ja kuidas need tekivad? (04.09.2009 13:32)

Autor: Jüri Kamenik

2008. aasta pilvepiltide galeriist
Autori kasutajanimi sushy

Pilved on aerosoolid (kolloidsed süsteemid), mis koosnevad õhus hõljuvatest väikestest veepiisakestest, jääkristallidest või kõige sagedamini nende segust. Kokkuleppe järgi pilvi siiski aerosoolidena ei käsitleta ja täpsemalt on sellega nii, et tahke või vedela aine õhus hõljuvad kübemed, mis vett ei sisalda, nimetatakse aerosooliosakesteks (http://www.atmosphere.mpg.de/enid/Climate_in_brief/-_Clouds__Aerosol_2t8.html), aga seda käsitlust peab pidama ikkagi kokkuleppeliseks. Märkimistvääriv asjaolu on veel see, et aerosooli (osakesed koos keskkonnaga) puhul on oluline selle kui kolloidsüsteemi stabiilsus, mis paljude pilvede puhul sugugi alati ei kehti, sest sellistes pilvedes on piisavalt suuri veepiisakesi või jääkristalle, mis ei ole püsivalt hõljuvas olekus, mida näitavad näiteks sajujooned kiudpilvede all.
Varem peeti pilve olemasolu määratlemisel väga oluliseks visuaalset eristamist – kui silmaga polnud midagi näha, siis polnud ka pilve. Kaasajal loetakse pilvedeks ka selliseid kolloidseid süsteeme, mida saab detekteerida vaid näiteks radariga.

Loomulikult pole pilve mõiste seotud ainult Maaga, vaid kõikide ilmaruumis olevate kehadega, näiteks astronoomid räägivad ka iseseisvatest struktuuridest, milleks on kasvõi molekulaarsetest pilved, mis paiknevad Universumis suhteliselt vabalt, kuid on siiski seotud gravitatsiooniga.
Pilved kui kolloidsed süsteemid eeldavad atmosfääri olemasolu ja neid tekib seega kõikidel planeetidel ja kuudel, kus on atmosfäär ja midagi, mis saab kondenseeruda: näiteks Marsil on väga hõre atmosfäär ja temperatuur on üldiselt väga madal, mis võimaldab vähesel veeaurul kondenseeruda. Ainsad pilved peale tolmupilvede, mida Marsi taevas näha saab, on jääkristallidest koosnevad kiudpilved. Veenusel on atmosfäär palju tihedam kui Maa oma ja seetõttu on seal võimalik tiheda pilvkatte tekkimine ja nii ongi, et Veenus on  kaetud pidevalt paksu pilvkattega, mis koosneb väävelhappetilgakestest. Veenusel on ööpäevaringselt väga kõrge temperatuur, mille põhjuseks võib pidada pidevat paksu pilvkatet, mis hoiab soojuskiirgusel lahkumast. Saturni kuul Titanil koosnevad pilved usutavasti metaanitilgakestest ja seal sajab ka metaanivihma või-lund. Võimsad atmosfäärid koos võimsate pilvkatetega on Jupiteri-tüüpi planeetidel.

Antud käsitluses räägime vaid planeet Maaga seotud pilvedest. Pilvi uurivat meteoroloogia haruteadust nimetatakse nefoloogiaks või pilvede füüsikaks.

Pilved tekivad veeauru kondenseerumisel või sublimeerumisel, kui õhk on tavaliselt selle tõusmise tagajärjel jahtunud kastepunktini. On ka erandeid, näiteks rünksajupilvega seotud mammatus, mis tekib õhuvoolu laskumise tagajärjel, kui pilve alasi jahtub (tegelikult on selle pilvevormi moodustumise teooriaid palju).

Õhk tõuseb tavaliselt kas maapinna ebapüsiva soojenemise tagajärjel konvektsioonivooludena, takistusi ületades (mäeahelikud) või frontidel. Kui õhk tõuseb piisavalt palju, nii et see jahtub sisseenergia kulutamise tagajärjel kastepunktini, siis tekivad kondensatsioonituumade olemasolul pilved.

Siseenergia kulub õhuosakese tõusmisel paisumisele, sest soojusvahetus ümbritseva keskkonnaga on tühine ehk protsess on praktiliselt adiabaatiline. Seejuures jahtub õhk peaaegu 1° iga saja meetri tõusu kohta (temperatuuri kuivadiabaatiline gradient), kuid kondenseerumisel vabaneb varjatud soojus ja sel juhul on langus umbes 0,6° saja meetri kohta (temperatuuri märgadiabaatiline gradient), ent viimane pole konstant ja selle väärtus sõltub õhurõhust ning temperatuurist.

Kondenseerumine on võimalik ka sooja ja külma õhumassi segunemisel, näiteks veekogudega seotud udud tekivad sageli niiviisi. Kondensatsioonituumadena käituvad meresoola kübemed, tahmaosakesed, bakterid jt hügroskoopsete omadustega aerosooliosakesed. Sellised tuumakesed on väga olulised kondenseerumisel, sest vastasel juhul pilvi ei tekiks, isegi kui õhk oleks üleküllastunud.

Oluline on pilvede tekkimisel ka ümbritseva õhumassi temperatuuri muutus kõrguse suurenedes – näiteks piisava suure vertikaalse negatiivse temperatuurigradiendi puhul on vertikaalsed õhuvoolud soodustatud ja seega samuti pilvede tekkimine. Sel viisil tekivad konvektsioonipilved. Kui õhumassid segunevad või õhk tõuseb aeglaselt, tekivad teistsugused pilvetüübid, nagu kiht-ja kihtrünkpilved ja mitmesugused pilvedesegud.

NB! Tegemisel on pilvemääraja, näidistekst: https://ilm.ee/index.php?46569
Pilvede olemuse ja tekkepõhjuste kohta.

Pilvede kohta Internetis:

1) Pilvede kohta võib soovitada inglisekeelset Vikipeediat;
2) väga hea ja kokkuvõtlik allikas on AMS Glossary;
3) pilvede atlas (väga hea ja sisutihe);
4) Pilvevaatlejate Ühing;
5) nefoloogia (pilveteaduse) kodulehekülg;
6) EMHI pilvede kool;
7) Milvi Jürissaar pilvedest (Looduse leheküljed, vt II plokk);
8) Piia Posti slaidiesitlus pilvedest;
9) Piia Posti konspekt;
10) Piia Posti konspekt pilvetekke füüsikalistest alustest;
11) Hanno Ohvrili konspekt (seal pole küll otseselt pilvedest, aga nende puhul väga olulisest atmosfääri tasakaalust. Tal on uuemates konspektides ka pilvedest eraldi osa, kuid see pole kahjuks netist kättesaadav)

Telefon: 6 565 655

E-post: ilm@ilm.ee

Rohkem: Kontakt | Reklaam