Oblak

Najväčší význam oblakov spočíva v tom, že z nich padá dážď alebo sneh a voda z atmosféry sa ich prostredníctvom vracia opäť na zemský povrch. Sú preto dôležitou súčasťou kolobehu vody. Pokiaľ majú z nich vypadávajúce vodné kvapky dosiahnuť povrch, musia mať určitú minimálnu veľkosť, ktorá zaručí, že sa nevyparia (resp. nevysublimujú) pri prelete atmosférou. Dôležitá je tiež vzdialenosť, ktorú musia preletieť, čiže výška oblaku. Z vysokých a stredne vysokých oblakov zrážky na zem nedopadajú, pretože sa všetky vyparia ešte pred dopadom.

Vďaka svojej bielej farbe oblaky tiež výrazne odrážajú dopadajúce slnečné svetlo späť do kozmu a zvyšujú tak odrazivosť (albedo) planéty. Z tohto dôvodu je povrch Zeme ukrytý pod mrakmi menej zahrievaný. Odrazivosť jasného oblaku je až 0,7 – 0,9, čo znamená, že oblak odrazí 70 % až 90 % dopadajúceho svetla. Vyššiu odrazivosť dosahuje už len čerstvo napadaný sneh. Množstvo energie, ktorú oblaky odrazia naspäť do kozmu, je asi 20 % a ďalších 19 % absorbujú.[4]

Z pozorovania oblakov je tiež možné odhadnúť vývoj počasia v nasledujúcich hodinách až dňoch. Oblaky veľa vypovedajú o procesoch, ktoré prebiehajú v atmosfére. Presnejší odhad počasia je však možné urobiť len spoločne so sledovaním ďalších meteorologických prvkov, ako je vlhkosť vzduchu, vietor, zmeny tlaku a pod.[5]

Oblaky sa môžu skladať z častíc rôznej veľkosti a rôzneho pôvodu. Vznik a vývoj prírodných oblakov je úzko viazaný na termodynamické podmienky v okolitej atmosfére a vo vnútri oblaku. Keďže sa tieto podmienky s časom menia, oblak sa neustále vyvíja.

Sopečný popol vychrlený vulkánmi (tu sopkou Etna) býva niekedy tiež považovaný za oblaky. Jeho častice zároveň slúžia pri vzniku pravých oblakov ako kondenzačné jadrá, okolo ktorých sa zhlukujú molekuly vody.

Vznik oblaku je súčasťou kolobehu vody, počas ktorého sa z povrchu vodných plôch, pôdy a živých organizmov vyparuje voda. Maximálna koncentrácia vodnej pary v atmosfére je 4 %. Vtedy hovoríme o 100-percentnej vlhkosti vzduchu. Vzduch s obsahom vodnej pary začne stúpať, čo sa deje z najrôznejších príčin, väčšinou kvôli jeho vyššej teplote a preto menšej hustote v porovnaní s chladnejších hustejším vzduchom, ktorý klesá nadol a teplý vzduch vytláča nahor. Výstup vzduchu sa však môže uskutočniť aj pozdĺž frontálnej plochy či pozdĺž terénnych prekážok (pohoria). Keďže so stúpajúcou výškou sa tlak vzduchu znižuje, zahriaty vzduch sa rozpína a zároveň ochladzuje. Po poklese teploty vzduchu vodná para začne opäť prechádzať do kvapalného skupenstva, čiže kondenzovať. Ak je teplota nižšia ako 0°C, vodná para sa zmení (desublimuje) na drobné ľadové kryštáliky.

Oblasť, v ktorej teplota vzduchu poklesne pod kondenzačnú teplotu, sa nazýva kondenzačná hladina. Výška kondenzačnej hladiny nie je stála a závisí od podmienok v atmosfére. Predstavu o aktuálnej výške kondenzačnej hladiny si môžeme urobiť, keď je obloha pokrytá väčšími oblakmi typu kumulus. Ich tmavá, ostro ohraničená základňa leží na kondenzačnej hladine.

Vertikálne pohyby vzduchu, ktoré vynášajú vzduch s vysokým obsahom vodnej pary do väčších výšok, sa nazývajú konvekcia. Rýchlosť výstupných prúdov dosahuje 5 – 20 m/s aj viac.[6]

Pre vznik oblaku je však okrem vodnej pary nevyhnutná tiež prítomnosť kondenzačných jadier, maličkých častíc aerosólu s priemerom okolo 10⁻⁷ až 10⁻⁹ metra.[7] Prirodzenými kondenzačnými jadrami sú napríklad častice vulkanického prachu, peľ, kryštáliky morskej soli, čiastočky pôdy[6]. Na kondenzačnom jadre vodná para opäť skondenzuje do kvapalného skupenstva, alebo, pri teplotách pod 0°C, rovno desublimuje do pevného skupenstva. Kvapôčky rastú aj tým, že navzájom splývajú. Ak sa vodné či ľadové kvapôčky vyparia alebo sublimujú predtým, ako dosiahnu veľkosť zrážkových elementov, oblak sa udržuje v rovnováhe.

Kvapôčky tvoriace oblaky sú schopné narásť do rozmerov potrebných pre utvorenie oblaku aj bez kondenzačných jadier, agregáciou jednotlivých molekúl vody. Tento proces je však taký pomalý, že sa na vzniku oblakov podieľa len minimálne. Kondenzačné jadrá uľahčujú prechod vodnej pary do ďalších skupenstiev.[6]

Časť oblohy pokrytá oblakmi sa nazýva oblačnosť. Oblačnosť sa môže udávať v osminách alebo desatinách a vyjadruje, aký zlomok oblohy je približne oblakmi prekrytý. Celkom jasná obloha má oblačnosť nula. Pokiaľ je nebo úplne zatiahnuté mrakmi, oblačnosť je (podľa použitej stupnice) osem alebo desať. Meteorológovia jednotlivé medzistupne pomenúvajú takto:

• 0/8 – jasno
• 1/8 – takmer jasno
• 2 – 3/8 – malá oblačnosť
• 4/8 – polojasno alebo polooblačno
• 5/8 – oblačno
• 6/8 – veľká oblačnosť
• 7/8 – takmer zamračené
• 8/8 – zamračené[1]

Pokiaľ je obloha rovnomerne posiata vyššími, navzájom oddelenými oblakmi (kumulus), môže byť oblačnosť skreslená: v blízkosti zenitu pozorovateľa sa bude zdať redšia, pretože pozorovateľ uvidí viac modrej oblohy ako v blízkosti horizontu.[9] Tento jav sa nazýva "efekt siluety" a je spôsobený tým, že pri kolmom pohľade oblohu zakrýva len základňa oblaku, ale pri bočnom pohľade sa k nej pridávajú aj jeho steny.

Oblak typu Mammatus

Oblak typu asperatus

Základné druhy oblakov môžu za určitých podmienok nadobudnúť nezvyčajné formy. Týmto formám sa hovorí zvláštnosti. Búrkový mrak napríklad môže rozšíriť svoj vrchol do tvaru kovadliny. Takémuto oblaku sa hovorí incus. Základňa oblakov viacerých typov zase môže nadobudnúť formu mamma – vtedy z oblaku visia zaoblené výbežky. Pokiaľ pod základňu oblaku smerujú zrážkové pruhy nedosahujúce povrch, oblak sa nazýva virga. Ak zrážkové pruhy dosahujú až na zemský povrch – praecipitatio. Ďalšie možné zvláštnosti sú arcus (hustý horizontálny oblak valcovitého tvaru), tuba (oblačný stĺp či lievik), pileus (ľadový oblak v podobe "čiapky" nad kumulami), velum (rozsiahly oblak podobný plachte nad kopovitými oblakmi) a pannus (roztrhané časti, fragmenty oblaku).[6] Veľa oblakov má zvláštnosti druhovo špecifické, alebo sa ich zvláštnosti vyskytujú so špecifickými sprievodnými oblakmi. Napríklad zvláštnosť praecipitatio je viazaná na spodnú stranu oblaku nimbostratus.[9]

Mimo základných druhov oblakov existujú ďalšie útvary zložené z častíc rozptýlených vo vzduchu, ktoré tiež možno nazvať oblaky. Pôsobením silného vetra sa vytvárajú oblačné steny alebo piesočné steny, ktoré sa tiež zaraďujú k oblakom. Pri pobreží studených morí sa vzácne vytvárajú tzv. rotorové oblaky, dlhé oblaky valcovitého tvaru, ktoré môžu klesnúť až na povrch zeme. Vtedy sa z nich stanú rotorové stenové oblaky.

Pri prekonaní rýchlosti zvuku sa okolo lietadla utvorí Prandt-Glauertov oblak, ktorý vznikne zmenou objemu vzduchu s vysokým obsahom vodných pár. Umelé oblaky v podobe bielych pruhov sa tvoria aj za dráhou lietadiel letiacich vo výške 7 až 12 km. Vznikajú zamrznutím vodnej pary v spalinách lietadla, ale hlavne už prítomnej vodnej pary v okolitom vzduchu, ktoré k desublimácii „naštartujú“ pary z výfukov lietadla. Teplota vo výškach vzniku pruhov sa pohybuje okolo −60°C. Najprv majú vzhľad žiarivo bielych čiar, postupne sa však rozpadajú. Jednotlivé kryštáliky, ktoré ich tvoria, sa od seba vzďaľujú a sublimujú. Niekedy však môžu vydržať aj niekoľko hodín a postupne sa rozširovať a niektoré sa dokonca stanú nerozoznateľnými od prírodných oblakov. Podľa štúdie urobenej v septembri roku 2001 majú časté prelety lietadiel a s tým súvisiace kondenzačné pásy dokonca vplyv na lokálnu klímu a nepriaznivo ovplyvňujú aj astronomické pozorovania.[14]

Veľmi zvláštne tvarované sú vzácne Kelvinove-Helmholtzove oblaky, ktoré majú vzhľad ostro vykrojených jemných vĺn s prelievajúcimi sa vrcholmi. Vznikajú už na existujúcom oblaku v dôsledku rýchlo sa pohybujúceho vzduchu, ktorý vanie nad ním. Mechanizmus ich vzniku sa nazýva Kelvinova–Helmholtzova nestabilita.

• 
  Nočné svietiace oblaky
• 
  Kondenzačné stopy vznikajú za lietadlami
• 
  Kelvinove-Helmholtzove oblaky
• 
  Prandtlov–Glauertov oblak

Drvivá väčšina oblakov sa vytvára v najspodnejšej vrstve atmosféry, v troposfére, ale vzácne sa vyskytujú aj stratosferické a mezosferické oblaky. Medzi ne patria perleťové oblaky a nočné svietiace mračná. Perleťové oblaky sa vzhľadom podobajú cirrom, ale líšia sa od nich výraznou irizáciou v podobe perlete. Cirrom sa podobajú aj nočné svietiace oblaky, na rozdiel od pravých cirrov sa však nachádzajú oveľa vyššie, v mezosfére (75 – 90 km nad zemou). Ich pôvod doteraz nie je úplne známy. Svietia vďaka tomu, že odrážajú slnečné svetlo a to aj v čase, keď je už slnko príliš nízko pod obzorom na to, aby osvetľovalo nižšie položené troposférické oblaky.

Približne od polovice 90-tych rokov 20. storočia sa vyskytli opakované pozorovania zvláštneho oblaku, ktorý je len ťažko možné zaradiť medzi známe druhy. Je možné, že Svetová meteorologická organizácia doplní Medzinárodný atlas oblakov o nový druh, ktorý dostal pomenovanie asperatus. Jeho latinský názov znamená hrubý, búrlivý, zvlnený, čo zodpovedá jeho nezvyčajnému vzhľadu. Pozorovatelia ho často prirovnávajú k pohľadu na zvlnenú vodnú hladinu zospodu.[15]

Osamelý vrchol Matterhorn často sprevádzajú nezvyčajné oblačné formácie

Oblaky, na ktorých vznik mali výrazný vplyv terénne prekážky, sa nazývajú orografické. Možno ich zaradiť do niektorého z 10 druhov oblakov. Známy orografický oblak je altokumulus lenticularis, ktorý sa tvorí za hrebeňmi pohorí. Je to biely oblak v tvare šošovky, ktorý niekedy pripomína lietajúci tanier. Typický spôsob jeho vzniku je vlnové prúdenie. Na prednom okraji sú oblaky väčšinou ostro ohraničené, na zadnej strane rozstrapkané a tenké. Hoci oblak pôsobí stacionárne, nemení tvar ani polohu, v skutočnosti v ňom prebiehajú dynamické procesy. Na náveternej strane do oblaku vstupuje kondenzujúca para a na záveternej strane sa vyparuje. Oblak naznačuje silné prúdenie vzduchu v troposfére.[16][17]

Na osamelom horskom vrchole sa tvorí pri silnom vetre tzv. vlajkový oblak, oblačný golier alebo „čiapka“ zahaľujúca jeho vrchol.

S teplým padavým vetrom fénom (föhnom) súvisí vznik rozsiahlej vlnovej oblačnosti, ktorá zahŕňa už spomenutý altokumulus lenticularis, ale aj rotorové oblaky (na záveternej strane) a fénové steny (náveterná strana). Z fénových stien vypadávajú zrážky.

Lokálne veterné systémy spôsobujú vznik charakteristických oblakov aj na pobrežiach morí. Pri bríze, morskom vetre, môže nad pevninou vznikať pozdĺž pobrežia hradba oblakov.[9]

Halový jav známy ako „bočné slnko“

Oblaky vypovedajú o procesoch, ktoré práve prebiehajú v atmosfére. V závislosti od vlhkosti a prúdenia vzduchu vznikajú charakteristické druhy oblakov. Jasná obloha, na ktorej sa netvoria kopovité oblaky a kondenzačné pruhy za lietadlom rýchlo miznú, naznačujú ustálené jasné počasie.[5]

Búrky sú viazané výlučne na oblak kumulonimbus, najhrubší zo všetkých oblakov. Kumulonimby sa vyvíjajú z kumulov, preto ich prítomnosť (okrem kumulus humilis) na oblohe naznačuje zhoršenie počasia v blízkej budúcnosti, ktoré však nemusí byť len búrkového charakteru.[18]

Cirry sú oblaky, ktoré v závislosti od typu dokážu symbolizovať pekné, ale aj zhoršené počasie. Cirrokumulus v podobe malých „baránkov“ býva predzvesťou búrok. Nízka zapojená oblačnosť (stratokumulus, stratus) je vo väčšine prípadov predzvesťou vytrvalého dažďa.[5] Vo všeobecnosti možno povedať, že jemné, riedke, nezahusťujúce sa oblaky vysokej hladiny predznamenajú pretrvávajúce pekné počasie, ale postupne sa zväčšujúce a hustnúce vysoké oblaky naznačujú jeho zhoršenie.[9]

Vysoko položené, ale zriedkavejšie aj nízke oblaky, niekedy spôsobujú zvláštne optické javy, ktoré sa súhrnne nazývajú halové javy. Na kryštálikoch oblakov dochádza k lomu a odrazu slnečného alebo mesačného svetla. V blízkosti týchto svetelných zdrojov sa dajú pozorovať rôzne sfarbené kruhy, oblúky a škvrny. Najčastejším halovým javom je halo, svetelný kruh okolo Slnka alebo Mesiaca s priemerom 22°.[19]

Jemnejšia štruktúra oblačnosti na Venuši sa dá pozorovať len na ultrafialových záberoch, akým je napríklad tento

Oblaky môže mať každé teleso slnečnej sústavy, ktoré má dostatočne hustú atmosféru na to, aby v nej došlo ku kondenzácii častíc. Pritom to nie sú vždy častice vody – s výnimkou Marsu tvorí vodná para len malú prímes v oblakoch iných planét. Extraterestrické oblaky sú zložené najmä z iných zlúčenín, napríklad z kryštalického amoniaku a hydrosulfidu amoniaku (Jupiter, Saturn), a metánu (Urán, Neptún), alebo z kyseliny sírovej (Venuša).

Planéty

Hoci výskum kozmickými sondami odhalil, že aj Merkúr má atmosféru, je príliš riedka a oblaky sa v nej netvoria. Naopak, Venuša má oveľa hustejšiu atmosféru ako Zem a celú ju zahaľuje vrstva oblakov, kvôli ktorým povrch planéty nie je vôbec viditeľný. Táto vrstva sa nachádza vo výškach asi 50 – 70 km a odráža až 60 % dopadajúceho slnečného žiarenia. Oblaky Venuše sú zložené z kvapôčok kyseliny sírovej, ktorých veľkosť v hlavnej vrstve dosahuje asi 2 – 3 mm.[20]

Atmosféra Marsu je tiež pomerne riedka, napriek tomu v nej možno pozorovať niekoľko druhov oblakov. Tie možno rozdeliť na oblaky z ľadových častíc, ktoré sú analogické pozemským oblakom (cirrom alebo kumulom), oblaky tvorené pravdepodobne kryštalickým oxidom uhličitým[21] a na oblaky z prachu a piesku. V priebehu marťanskej jari a leta dochádza k vyparovaniu nad oblasťami polárnych čiapočiek, vzniku oblačnosti a jej presunu do rovníkových oblastí, kde mraky zamrznú a dopadnú na povrch v podobe ľadových kryštálikov.[22]

Joviálne planéty majú mohutné atmosféry, ktoré nedovoľujú nahliadnuť do hlbších vrstiev planéty. Jupiter je známy svojou búrlivou a pestro sfarbenou oblačnosťou. Vrcholky najvyšších mrakov sú červené kvôli anorganickým polymérnym zlúčeninám fosforu, ktoré sa do nich dostávajú výstupnými prúdmi. Pod nimi sú biele vrstvy, nižšie sú hnedé a najnižšie pozorovateľné oblasti majú modré sfarbenie. Rozdielne sfarbenie mrakov spôsobuje okrem rôznych farebných prímesí aj meniaca sa teplota. Vrstva oblakov je podľa výpočtov asi 1 000 km hrubá a je usporiadaná do tmavých pruhov a svetlejších pásiem.[23]

Jemná štruktúra vrchných vrstiev oblakov Saturna ako ju nasnímala sonda Cassini

Viditeľné mraky Saturna sú tvorené hlavne kryštalickým amoniakom. Výraznými atmosférickými útvarmi sú svetlé škvrny podobné tlakovým nížam na Zemi, ale tiež sú omnoho väčšie. Utvárajú ich konvektívne prúdy v atmosfére Saturna. Rýchlo menia tvar a po čase miznú.

Urán má mraky tvorené hlavne metánom, ktoré vytvárajú podobné, aj keď menej výrazné obrazce ako u Jupitera a Saturna. Na snímkach sondy Voyager 2, ktorá ho ako jediná skúmala zblízka, sa zistilo desať nevýrazných svetlých škvŕn, ktoré neskôr pozoroval aj Hubblov teleskop a boli interpretované ako mračná.[24] Predpokladá sa, že v troposfére Uránu existujú zložité mračná z vody, hydrosulfidu amónneho, amoniaku, sulfánu či metánu.

Neptún je známy svojou búrlivou aktivitou v atmosfére. Unikátnym úkazom v Neptúnovej atmosfére je prítomnosť vysokých oblakov, ktoré vrhajú tiene na nepriehľadné vrstvy pod nimi. V atmosfére planéty boli pozorované aj mraky nápadne pripomínajúce pozemské cirry. Predpokladá sa, že by tieto mračná mohli byť skôr než z metánu zložené z kryštálikov vodného ľadu, ktorý tvorí 2,5 až 3 % atmosféry.[25]

• Wikicitáty ponúkajú citáty od alebo o Oblak
• Commons ponúka multimediálne súbory na tému Oblak

• Atlas oblakov (slovenská stránka)
• Galéria oblakov

Portál vedy o Zemi