Oblak

Oblak je viditelná soustava malých částic vody nebo ledu (případně jiných látek) v atmosféře Země, jiných planet nebo mezihvězdném prostoru. Mrak též mračno je oblak (1. p. množného čísla a 4. p. oblaky i oblaka, 2. p. oblaků i oblak) tmavého vzhledu, z hlediska meteorologie se však jedná o neodborné označení. V pozemské atmosféře oblaky vznikají převážně tehdy, když vzdušná vlhkost zkondenzuje na kapky nebo ledové krystalky. Výška, ve které se děj odehrává, bývá různá a nazývá se kondenzační hladina. Hranice teploty, za kterou se voda v plynném skupenství mění na kapalinu se nazývá rosný bod. Výška kondenzační hladiny závisí na stabilitě teplotního zvrstvení vzduchu a množství přítomné vlhkosti. Průměrná oblačná kapka nebo ledový krystalek má v průměru přibližně 0,01 mm. Studená oblaka tvořící se ve velkých výškách obsahují pouze ledové krystalky, nižší, teplejší oblaka obsahují pouze vodní kapky. Existují i oblaky obsahující aerosol – jak pevné, tak i kapalné částice.

Často se objevuje mylný názor, že oblaky jsou složeny z vodní páry. Není to pravda, protože samotná vodní pára je neviditelná bez ohledu na výšku a hustotu. Oblaky tvoří voda v kapalném nebo pevném skupenství.

Oblaky se liší vzhledem, výškou, ve které vznikají, i vlastnostmi. Tyto rozdíly jsou základem mezinárodního systému jejich klasifikace. Tato klasifikace je odvozena od klasifikace, kterou zavedl v roce 1803 Luke Howard. Název mraků se tvoří kombinací čtyř latinských slov: cirrus (řasa nebo kučera), stratus (vrstva nebo sloha), nimbus (dešťový oblak) anebo cumulus (kupa). Tato klasifikace obsahuje 10 základních druhů. Jen z některých druhů oblaků padají pevné či kapalné srážky. Za oblaka se někdy považují i přírodní nebo umělé viditelné útvary z malých částic, například mrak vzniklý po výbuchu sopky, z požáru, kondenzační stopy po přeletu letadla či atomový hřib.

Význam Největší význam oblaků spočívá v tom, že z nich padají srážky (např. déšť nebo sníh) a voda z atmosféry se jejich prostřednictvím vrací zpět na zemský povrch. Pokud mají kapky vody dosáhnout zemského povrchu, musí mít určitou minimální velikost, aby se při pádu z atmosféry na povrch nevypařily (resp. nevysublimovaly). Důležitá je též délka jejich letu, čili výška oblaku. Z vysokých a středně vysokých oblaků srážky na zem nedopadají (nebo dopadají jen výjimečně), protože se vypaří ještě před dopadem.

Díky své bílé barvě oblaky výrazně odráží dopadající sluneční světlo zpět do kosmu a zvyšují tak odrazivost (albedo) planety. Z tohoto důvodu je povrch planety ukrytý pod oblačností méně zahříván. V současnosti tak oblaka chladí globálně povrch Země přibližně v průměru o 5 °C. Odrazivost jasného oblaku je až 0,7–0,9, což znamená, že oblak odrazí 70 až 90 % dopadajícího světla. Vyšší odrazivost dosahuje už jen čerstvě napadaný sníh. Množství sluneční energie, kterou oblaka odrazí zpátky do kosmu, je asi 20 % a dalších 19 % absorbují. Z pozorování oblaků je též možné odhadnout vývoj počasí v následujících hodinách až dnech. Oblaky vypovídají mnoho o procesech, které probíhají v atmosféře. Přesnější odhad počasí je však možné udělat jen spolu se sledováním dalších meteorologických prvků, např. vlhkosti vzduchu, větru, změny atmosférického tlaku apod.

Vznik Oblaka se mohou skládat z částic různé velikosti a různého původu. Vznik a vývoj přírodních oblaků je úzce vázán na termodynamické podmínky v okolní atmosféře a uvnitř oblaku. Pokud se tyto podmínky s časem mění, oblak se neustále vyvíjí. vlevo|náhled|250px|Vrchol oblaku kumulonimbus incus Vznik oblaku je součástí koloběhu vody, když se z povrchu vodních ploch, půdy a živých organismů vypařuje voda. Maximální koncentrace vodní páry v atmosféře je 4 %. Tehdy hovoříme o 100procentní vlhkosti vzduchu. Vzduch s obsahem vodní páry začne stoupat, což se děje z nejrůznějších příčin, většinou kvůli vyšší teplotě a proto menší hustotě v porovnání s chladnějším, hustějším (tj. těžším) vzduchem, který klesá a teplý vzduch vytlačuje nahoru. Výstup vzduchu se však může uskutečnit i podél plochy frontálního rozhraní (tedy na hranici dvou vzduchových hmot) či podél terénních překážek (pohoří). Jelikož se se stoupající výškou tlak vzduchu snižuje, zahřátý vzduch se rozpíná a zároveň ochlazuje. Po poklesu teploty vzduchu začne vodní pára přecházet do kapalného skupenství čili kondenzovat. Když je teplota nižší než 0 °C, vodní pára se změní (desublimuje) na drobné ledové krystalky.

Hladina (tj. výška), ve které teplota vzduchu poklesne pod teplotu rosného bodu, se nazývá kondenzační hladina. Výška kondenzační hladiny není stálá a závisí na podmínkách v atmosféře. Představu o aktuální výšce kondenzační hladiny si můžeme udělat, pokud je obloha pokrytá většími oblaky typu cumulus. Jejich tmavá, ostře ohraničená základna leží na kondenzační hladině.

Vertikální pohyby vzduchu, které vynášejí vzduch s vysokým obsahem vodní páry do větších výšek, se nazývají konvekce. Rychlost výstupných proudů dosahuje 5–20 m/s i víc.

Pro vznik oblaku je však kromě vodní páry nutná též přítomnost kondenzačních jader, maličkých částic aerosolů s průměrem okolo 10−7 až 10−9 metru. Přirozenými kondenzačními jádry jsou například částice vulkanického prachu, krystalky mořské soli, částečky půdy či bakterie, některá kondenzační jádra mohou být i antropogenního původu (např. spaliny). Na kondenzačním jádru vodní pára kondenzuje do kapalného skupenství, nebo při teplotách pod 0 °C rovnou desublimuje do pevného skupenství. Kapičky rostou i tím, že se při vzájemných srážkách spojují (tomuto procesu shlukování disperzních koloidních částic ve větší celky – zániku aerosolu, se říká koalescence). Když se vodní či ledové oblačné částice vypaří nebo sublimují dříve než dosáhnou velikosti srážkových elementů, oblak se udržuje v rovnováze.

Kapičky tvořící oblaka mohou narůst do rozměrů potřebných pro utvoření oblaků i bez kondenzačních jader, agregací jednotlivých molekul vody. Tento proces je však pomalý, takže se na vzniku oblaků podílí jen minimálně. Kondenzační jádra ulehčují přechod vodní páry do jiných skupenství.

Vlastnosti

Vnitřní struktura náhled|Perleťová oblaka vznikají v extrémní výšce, a tedy i nízké teplotě (okolo -80 °C), a jsou tvořena výhradně ledem Velikost kapiček, které oblaka tvoří, je různá a závisí na typech oblaků. Největší kapičky jsou v dešťových oblacích (např. nimbostratech), kde dosahují v horní části oblaku rozměrů až 100 mikrometrů, Nejmenší kapičky byly nalezeny v oblacích kumulus a stratus, kde dosahovaly rozměru okolo 9 mikrometrů.

Zda je oblak tvořen drobnými kapičkami nebo ledovými krystalky, nezávisí jen na teplotě okolního prostředí, ale i na přítomnosti krystalizačních jader. Existence vodních kapek byla prokázána dokonce i v oblacích s teplotami do -42 °C, jen pod touto teplotní hranicí se vyskytují oblaky tvořené výlučně ledem. Vodní kapky s teplotou pod 0 °C se nazývají přechlazené. Přechlazené kapky hrají důležitou úlohu při vzniku srážek.

Kapičky vody na sebe mohou navázat i prachové částice, kterým pomáhají v přemísťování (např. když v roce 2010 vybuchla na Islandu sopka Eyjafjallajökull, měla oblaka většinový podíl na přesunu prachu a popela nad kontinentální Evropu).

Hmotnost Hmotnost oblaku závisí na jeho rozměrech, typu, velikosti a hustotě vodních částic, které ho tvoří. Jednotlivé oddělené oblaky typu cumulus mediocris například obsahují asi 1 gram vody na m³. Oblak cumulus mediocris se základnou o ploše 785 000 m² a maximální výškou 500 metrů by vážil více než 250 tun. Oblak cumulonimbus se stejně velkou základnou jako v předcházejícím případě a s výškou 10 km váží při hustotě 4 g vody na m³ až 31 400 tun.

Klasifikace oblaků

Historický vývoj náhled|Obraz Luka Howarda (1772–1864) od Johna Opieho. První rozlišování oblaků podle tvarů a barev se objevilo už ve 3. tisíciletí př. n. l. v Mezopotámii kvůli určování počasí. V novověku jako první poukázal na nutnost třídění oblaků francouzský přírodovědec Jean Baptiste Lamarck. V meteorologické ročence z roku 1802 publikoval svoji klasifikaci oblaků, ve které používal francouzské názvosloví, ta se však neujala. O rok později nezávisle na Lamarckovi zveřejnil své schéma oblaků amatérský meteorolog Luke Howard. Howard navrhl latinské názvosloví a tři hlavní druhy oblaků (Cirrus, Cumulus, Stratus), mezitvary však prosadil až Francouz E. Renou roku 1855. Howard zavedl i označení Nimbus, ale v jiné souvislosti, než v jaké ho známe dnes. Howardova klasifikace se orientovala pouze na viditelné znaky oblaků, jako jsou výška, rozsah a tvar. Tyto znaky však nevypovídaly nic o příčině vzniku oblaků, a proto se vyskytlo několik pokusů o vytvoření takové klasifikace, která by tento nedostatek neměla. Moderní soustava oblaků vyšla až v roce 1896 a na jejím vzniku se podíleli Švéd Hugo Hildebrand Hildebrandsson a Angličan Ralph Abercromby. Jejich zásluhou došlo k mezinárodní dohodě a vydání prvního atlasu věrných zobrazení tvarů oblaků.

Současné třídění náhled|upright=2.5|Základní druhy oblaků Základní třídění oblaků je podle jejich tvaru (morfologie). Tato morfologická klasifikace je založena na Mezinárodním atlase oblaků, který aktualizuje a znovu vydává Světová meteorologická organizace (World Meteorological Organisation WMO). Poslední vydání pochází z roku 2017. U oblaků se rozlišuje: 10 druhů 15 tvarů 9 odrůd 11 zvláštností 4 průvodní oblaka

Druhy. Existuje 10 morfologických druhů oblaků, které jsou pojmenovány kombinací následujících latinských pojmů, méně často jejich českých protějšků: cumulus (kupa) – tvar přirovnávaný ke květáku cirrus (řasa) – vláknitý tvar stratus (sloha) – závojnatý oblak altus (vyvýšený) – oblaka vysokého patra nimbus (déšť) – dešťová oblaka Tvary jsou dalším dělením jednotlivých druhů oblaků. U každého oblaku lze určit právě jeden konkrétní druh a jeden konkrétní tvar. Určují se podle tvaru, rozměrů, vnitřní struktury nebo provázejících jevů. Odrůdy jsou ještě jemnějším dělením oblaků charakterizující uspořádání jednotlivých částí oblaku. Rozlišujeme dělení do odrůd podle struktury a podle optické hustoty (tzn. průsvitnosti). Na rozdíl od druhů a tvarů může mít jeden oblak několik odrůd zároveň. Zvláštnosti – doplňující charakteristika oblaku, popisující detail. Jeden oblak může opět disponovat několika zvláštnostmi. Průvodní oblaka – menší oblaka doprovázející hlavní oblak. Méně používaná je genetická klasifikace oblaků podle jejich vzniku a vývoje. Oblaky se dají označovat i pomocí jejich mateřského oblaku, tzn. oblaku, ze kterého vznikly. Označují se názvem patřičného druhu s přívlastkem z názvu druhu mateřského oblaku + přípona (např. stratocumulus cumulogenitus nebo cumulus stratocumulomutatus. Dále se rozlišují speciální způsoby vzniku oblačnosti, kterými jsou homogenitus (oblak vzniklý činností člověka – antropogenního původu, také antropogenní oblak, např. cirrus fibratus homogenitus jakožto kondenzační stopy (linie) za letadly nebo cumulus humilis homogenitus vznikající třeba nad chladicími věžemi jaderné elektrárny), homomutatus (oblak vzniklý přeměnou z mateřského oblaku, který vznikl činností člověka), flammagenitus (oblak vzniklý nad požárem, např. cumulus congestus flammagenitus; oblaka vzniklá tímto způsobem se někdy také nazývají pyrocumulus či pyrocumulonimbus), cataractagenitus (oblak vzniklý výparem z vodopádu, např. stratus cataractagenitus) a silvagenitus (oblak vzniklý výparem z lesa, např. stratus fractus silvagenitus).

Podle výšky (patra) se dají oblaky zařadit mezi vysoké, střední, nízké a vertikálně mohutné oblaky. Minimální výška není nijak vymezená, protože oblak může doslova „ležet na zemi“ a nazývá se pak mlha. Největší běžná výška je dána výškou troposféry kolem 10–13 km, v rovníkových oblastech až 20 km. Vzácněji jsou i oblaka ve vyšších částech atmosféry jako jsou polární stratosférická oblaka.

Oblak

Źródło i licencja