Заняття на тему "Хмари. Типи хмар"
ТЕМА ЗАНЯТТЯ: ХМАРИ. ТИПИ ХМАР
Мета заняття: дати поняття про те, що таке хмари, як вони утворюються, розвинути навички спостереження за хмарами, складання описів і порівняння виконаних описів з офіційними назвами типів хмар.
Стислий огляд: діти знайомляться із тим, що таке хмари, за допомогою простих дослідів спостерігають утворення хмар; спостерігають за хмарами, роблять замальовки і описують їх форму – спочатку своїми словами, однак поступово переходячи до вживання наукових термінів. Вони змінюють свої описи відповідно до стандартної класифікації, застосовуючи таблиці хмарності, згідно яких хмари поділяються на 10 різних типів. Кожен учень готує свій особистий довідник характеристик хмар, який застосовує разом з таблицею хмарності.
Тривалість: 3 год.
Рівень підготовки: будь-який.
Основні концепції: хмари класифікуються за їх висотою та зовнішнім виглядом, а також характеристикою опадів.
Навички:
• спостереження за хмарами, опис їх зовнішнього вигляду;
• ідентифікація десяти основних типів хмар;
• визначення висоти хмар;
Прилади та матеріали:
• матеріали для проведення експериментів(скляна банка, лід, гаряча вода, сірники, аерозоль (лак для волосся або освіжувач повітря), резинова рукавиця, ліхтарик, темний кольоровий папір);
• таблиця хмарності;
• щоденник спостережень;
• довідник із зображенням хмар; камера для отримання зображень хмар.
ХІД ЗАНЯТТЯ
1. Розповідь про утворення хмар в природі у супроводі відео.
|
Ссилка на відео |
QR-code |
|
|
|
ЯК УТВОРЮЮТЬСЯ ХМАРИ? |
Хмари утворюються вранці, коли Сонце уже значно пригріває землю і теплі струмені повітря починають підніматися. Поступово з них утво-
рюється могутній потік нагрітого повітря, яке, потрапляючи в розріджені шари атмосфери, починає розширятись і внаслідок цього охолоджуватись. На певній висоті, близько 1-2 км, повітря охолоджується настільки, що водяна пара, яка знаходиться в ньому, перетворюється в дрібні краплинки води, які дуже швидко збільшуються. Але коли діаметр їх стає трохи більший за 0,02 мм, збільшення припиняється.
Утворення великих крапель відбувається внаслідок злиття маленьких при їх стиканні. Проте, для того, щоб краплинка виросла до розміру дощової, необхідна хмара завтовшки в кілька кілометрів. Тоді вершина хмари буде знаходитись в зоні мінусових температур і в ній, крім краплинок води, будуть утворюватися льодові кристали — сніжинки, що швидко збільшуються в розмірі та вазі за рахунок краплинок води. Крім того, падаючи крізь хмару, сніжинки зустрічаються з переохолодженими краплинками води, що намерзають на них, і збільшуються до розмірів, при яких сніжинки починають випадати з хмар. Пролітаючи крізь теплі шари повітря, сніжинки розтають і досягають поверхні Землі у вигляді дощу. Якщо ж повітря холодне — випадає сніг.
Відомо, що чим нижча температура повітря, тим менше воно може утримувати в собі водяної пари. Тому, якщо при піднятті повітря сильно охолоне, може настати такий момент, коли в ньому буде лишок водяної пари, яка негайно ж перетвориться в дрібненькі краплинки води. Окремо таку краплинку можна і не побачити, але якщо їх утворюється багато, близько 200—500 в 1 см3, вони стають видимими — на небі з’являється хмара.
Згущення (конденсація) водяної пари при охолодженні в водяні краплинки можна спостерігати щодня. Наприклад, невидима водяна пара, виходячи з чайника, де кипить вода, на деякій відстані від носика перетворюється у видимі клубки з краплинок. Але не завжди водяна пара перетворюється в краплинки. Так, англієць Вільсон, проводячи досліди в камері, ніяк не міг добитися цього, незважаючи на те, що значно охолоджував повітря. Виявилося, справа була в тому, що для дослідів вчений використав очищене повітря. Це привело вченого до висновку, що конденсація водяної пари в краплинки відбувається на дуже дрібних частках, які одержали назву ядер конденсації. Ядра конденсації можуть утворитися при сильному вітрі, і особливо під час бурі, з димів, що потрапляють у повітря з заводів, фабрик, паровозів, пароплавів, шахт, рудників та ін.
Вулканічний та космічний пил також можуть поповнювати запаси ядер конденсації.
Але найбільша кількість їх утворюється під час штормів на морях і океанах. Під час сильних вітрів утворюються величезні морські хвилі, з вершин яких вітер відриває маленькі краплинки морської води і піднімає на значну висоту. Там ці краплини випаровуються, і соляні залишки стають ядрами конденсації. Радянський вчений Р. І. Грабовський показав, що при випаровуванні морської води, яка має в своєму складі різноманітні солі, спочатку відбувається кристалізація солей одного хімічного складу, потім другого і т. ін. Ось чому в атмосфері утворюються ядра конденсації з солей різноманітного хімічного складу. Таким чином, після ґрунтовних досліджень стало відомо про походження ядер конденсації, їх розмір та ін. Найбільш активними ядрами конденсації є гігроскопічні речовини, тобто речовини, які легко розчиняються в воді.
Хмарність належить до найважливіших елементів погоди. Так, при загальній характеристиці погоди часто зазначають лише хмарність (похмуро, ясно і т. ін.) або стан опадів, які безпосередньо пов’язані з хмарами (сухо, дощ, морось, тощо).
В атмосфері бувають різні хмари. їх форми безмежно різноманітні – від густого туману, що облягає хвилями поверхню землі, до тонких блискучих смужок, які плавають на великій висоті. Різні форми хмар являють собою ніби зовнішній вияв складних атмосферних процесів. Стежачи за виникненням і розвитком хмар; за їх послідовною зміною, можна скласти уявлення про стан атмосфери та процеси, що в ній відбуваються [1].
2. Наочний експеримент по утворенню хмар (додаток 1)
Давайте спробуємо «побачити» як утворюються хмаринки за допомогою простих дослідів. Оберіть один із наведених нижче.
|
|
Ссилка на відео |
QR-code |
|
Варіант 1. Хмара в скляній банці
|
|
|
|
Варіант 2. Хмара за допомогою аерозолю |
|
|
|
Варіант 3. Хмара в пластиков ій пляшці |
|
Всі ці експерименти імітують процеси формування хмар в небі. Хмара в небі з’являється, коли краплі води прилипають до найменших часточок пилюки, диму, попелу чи солі.
3. Складання особистих довідників характеристик хмар
Це може бути звичайний зошит чи альбом. Для кожного типу хмар діти відводять окрему сторінку. Хмари можна замальовувати або ж вклеювати фото чи вирізки із журналів тощо (див. мал. 1 та додаток 2).
Мал. 1. Вигляд сторінки довідника характеристики хмар
|
СПОСТЕРЕЖЕННЯ ЗА ХМАРАМИ, ЇХ ОПИС ТА ІДЕНТИФІКАЦІЯ |
Під час виконання практичної роботи учням доручається ідентифікація десяти найпоширеніших типів хмар. Назви типів хмар, що застосовуються, описують їх форму, висоту, на якій вони розташовані,
та наявність або відсутність опадів, пов'язаних з хмарами того чи іншого типу.
Відомо три основні типи хмар:
• купчасті;
• шаруваті; перисті.
Купчасті (cumulus) Шаруваті (stratus) Перисті (cirrus)
Хмари розрізняються за висотою, на якій вони розташовані (при цьому висотою хмари вважається висота її основи). У назвах хмар, які знаходяться на великій висоті (понад 6000 м), застосовується слово «перисті»:
• перисті хмари; перисто-купчасті хмари;
• перисто-шаруваті хмари.
Перисті Перисто-шаруваті Перисто-купчасті
Cirrus Cirrostratus Cirrocumulus
Назви хмар, які знаходяться на середній висоті (від 2000 до 6000 м), є складними словами з першою частиною «високо-»: висококупчасті хмари;
• високошаруваті хмари.
|
Високошаруваті Altostratus |
Висококупчасті Altocumulus |
У назвах хмар, що розташовані низько (на висоті менше ніж 2000 м), застосовуються слова «шаруваті», «купчасті», «дощові»:
• шаруваті хмари;
• шарувато-дощові хмари;
• купчасті хмари;
• шарувато-купчасті хмари;
• купчасто-дощові (грозові) хмари.
Шаруваті Шарувато-купчасті Купчасті Stratus Stratocumulus Cumulus
Шарувато-дощові Купчасто-дощові Купчасто-дощові
Nimbostratus Cumulonimbus (здалеку) Cumulonimbus (знизу)
Незважаючи на те, що основи купчастих та кутасто-дощових хмар можуть знаходитися на висоті менше ніж 2000 м, зазвичай їх товща є достатньою для того, щоб верхні частини цих хмар знаходилися на рівні високих або навіть перистих хмар. У таких випадках їх називають «вертикально розповсюдженими хмарами». Перистими бувають лише найвищі хмари, тому назва «перисті хмари» вживається на означення хмар, розташованих вище за інші. Опади випадають з хмар, у назвах яких застосовується слово «дощові».
|
ПОРАДИ ЩОДО ІДЕНТИФІКАЦІЇ ХМАР |
Під час ідентифікації хмар відповідно до офіційної класифікації корисно пам'ятати декілька речей.
Витягнуті рівними розрідженими смугами хмари того
або іншого типу, які знаходяться високо в небі, завжди називають перистими. Якщо перисті хмари мають хвилясту або вихрову структуру, вони звуться перисто-купчастими. Якщо такі хмари утворюють безперервні шари, що досягають великої висоти, вони звуться перисто-шаруватими.
Назви хмар, які досягають середньої висоти, є складними словами з першою частиною «високо-». Якщо вони мають шарувату структуру, їх називають високошаруватими. Якщо вони відрізняються хвилястою або вихровою структурою, їх називають висококупчастими.
Хмари, що утворюються на невеликій висоті (менше 2000 м), належать до купчастих або шаруватих. Купчасті хмари мають «скуйовджений», «збитий» вигляд, шаруваті — вкривають значну частину неба рівними тонкими шарами.
Темні низькі хмари, що мають загрозливий вигляд, з яких фактично і випадають опади, називаються дощовими. Шарувато-дощові хмари вкривають усе небо широкими смугами; їх поява супроводжується безперервним і тривалим дошем. За розмірами шарувато-дощові хмари більші по горизонталі, ніж по вертикалі. З шарувато-дощових хмар, як правило, випадають дощі малої (мряка) або помірної інтенсивності, причому на великій території та протягом тривалого часу.
Купчасто-дощові хмари відрізняються темною основою й «скуйовдженою» верхньою частиною; форма цих хмар, що звуться також грозовими, часто нагадує ковадло. З таких хмар переважно випадають зливи, які, як правило, супроводжуються громом та блискавками.
Визначення висоти купчастих хмар Cumulus Clouds
|
Перисто-купчасті Cirrocumulus за розміром з мізинний палець витягнутої руки
|
Висококупчасті (altocumulus) за розміром з великий палець витягнутої руки |
Купчасті (cumulus) за розміром з кулак витягнутої руки |
Визначення висоти шаруватих хмар Stratus Clouds
*шукайте підказки у сонця (але ніколи не дивіться прямо на сонце!)
|
Перисто-шаруваті Cirrostratus єдиний тип хмар, який може створити ореол навколо сонця або місяця. Гало буде мати всі кольори веселки в ньому. |
Високошаруваті Altostratus сонце або місяць будуть ледь просвічувати (тьмяно освітленими), хмари часто темнуваті, середньо-сірого кольору. |
Шаруваті Stratus зазвичай будуть дуже сірим і часто дуже низько над землею, покривають значну частину неба. |
4. Заключна частина
На закріплення пройденого матеріалу запропонуйте учням зіграти в гру «Гра в хмари»
Підготуйте набір з двадцяти карток. На десяти картках має бути назва одного з типів хмар. На другий десяток карток потрібно наклеїти фотографію або малюнок хмар одного з десяти типів (додаток 3).
Варіант гри 1.Пари учнів складають свої картки разом, лицевою стороною донизу. Партнери по черзі перевертають по дві картки, намагаючись знайти відповідні пари: назви та фотокартки (малюнка) певного типу хмари. Гра продовжується, доки усі пари карток не будуть знайденими. Переможцем вважається той, хто знайшов найбільшу кількість відповідних пар.
Варіант гри 2.Ділимо дітей на дві команди. Перша команда показує фото хмар, а друга команда – показує картку із назвою. Потім команди обмінюються картками і ще раз грають по тим же правилам. Виграє та команда, яка вгадала найбільше типів хмар.
Підсумок
На сьогоднішньому занятті ми дізнались, що таке хмара, за допомогою практичних експериментів змогли побачити процес формування хмар та туману. Вивчили основні типи та види хмар. Такі знання допоможуть вам вести кваліфіковані фенологічні спостереження за хмарним покривом в майбутньому.
ДОДАТОК 1
Експерименти по утворенню хмар
ВАРІАНТ 1. Хмара в скляній банці
|
1.Підготуйте необхідні матеріали: • Велика скляна банка (об’ємом 3-4 л); • сірники; • резинові рукавиці; • резинка; • ліхтарик або лампа; вода. |
|
|
2. Налийте киплячу воду в банку. • Налийте достатню кількість води, щоб покрити дно банки. Води потрібно не велику кількість, щоб вода могла випаровуватись. • Покрутіть банку так, щоб змочити її краї. • !ВИКОРИСТОВУЙТЕ КУХОННІ РУКАВИЦІ АБО ПОЛОТЕНЦЕ, ОСКІЛЬКИ ВОДИ СИЛЬНО НАГРІВАЄ БАНКУ! |
|
|
3. Натягніть манжет резинової рукавиці на горло банки. Пальці рукавички повинні бути направлені всередину банки. |
|
|
4. Спробуйте натягнути рукавицю на руку. Як тільки ваша рука буде в рукавиці, витягніть її на зовні, щоб витягти пальці рукавиці. |
|
|
5. Запаліть сірник і киньте його в банку. • Зніміть на деякий час рукавицю. • Запаліть сірника (або попросіть це зробити когось із дорослих) і киньте в банку. • Знову натягніть рукавицю так, щоб пальці були всередині. • Вода на дні банки загасить сірник, всередині банки утвориться дим. |
|
|
6. Знову надіньте рукавицю на руку. Просуньте руку в рукавицю і виверніть назовні. В цей час в банці буде формуватися хмара. Коли ви знову помістите руку всередину банки (в рукавиці), хмара зникне. Це буде продовжуватись 5-10 хвилин, потім часточки осядуть на дно банки. |
|
|
7. Підсвітіть банку ліхтариком. Так ви зможете краще побачити хмару, яка утворюється. |
|
|
8. Як це працює? Всередині банки знаходяться молекули (часточки) води, яка випаровується. Коли ви витягуєте пальці рукавиці назовні, ви вивільняєте місце для цих часточок. Повітря всередині банки охолоджується. Дим від сірника, який погас запускає механізм з’єднання цих часточок: вони з’єднуються із часточками (молекулами) диму, утворюючи хмару. Коли ви опускаєте пальці рукавиці назад всередину банки, повітря всередині зігрівається, і хмара щезає. |
|
ВАРІАНТ 2. Хмара за допомогою аерозолю
|
1. Приготуйте необхідні матеріали: Велика скляна банка (об’ємом 3-4 л) з кришкою; • лід; • ліхтарик або лампа; • аерозоль (лак для волосся або освіжував повітря); • вода; • темний кольоровий папір. |
|
|
2. Налийте киплячу воду в банку. • Налийте достатню кількість води, щоб вкрити дно банки (біля 2 см). • Покрутіть банку так. Щоб вода зігріла її. Це не дасть утворитися конденсату на стінках банки. • ! БАНКА БУДЕ ДУЖЕ ГАРЯЧОЮ, ТОМУ КОРИСТУЙТЕСЬ КУХОННИМИ РУКВИЦЯМИ ЧИ РУШНИКОМ ! |
|
|
3. Покладіть шматочки льоду на кришку банки. • Для цього можете перевернути кришку вверх ногами, щоб вона була схожа на миску. • Покладіть два шматочка льоду в кришку. • Поставте кришку на горличко банки. Тепер ви зможете побачити як утворюється конденсат в банці. |
|
|
4. Розпиліть аерозоль всередину банки. • Візьміть лак для волосся або освіжував повітря. • Припідніміть кришку з льодом і швидко вприсніть невелику кількість аерозолю. • Помістіть кришку на місце, щоб заблокувати аерозоль в банці. |
|
|
5. Поставте листок темного кольорового паперу позаду банки. Так ви можете спостерігати за утворенням хмари в банці. |
|
|
6. Підсвітіть ліхтариком, щоб краще бачити процес утворення хмари. |
|
|
7. Відкрийте банку і помацайте хмару. Коли ви при піднімете кришку, хмара почне випливати. Ви можете пропустити її крізь пальці. |
|
|
8. Чому так відбувається? Ви створили гаряче вологе повітря всередині банки, коли наоивли в неї гарячу воду. Кубики льоду охолоджують повітря, яке піднімається в банці. При охолодженні пар знову перетворюється в воду, але воді потрібна поверхня, куди вона буде конденсуватися. Коли ви розпилюєте аерозоль в банку, ви даєте ту саму поверхню для конденсації водяної пари. Молекули «прилипають» до аерозолю і, конденсуючись (тобто прилипаючи до часточок аерозолю), перетворюються в хмару. Хмара буде обертатися в банці, тому що повітря всередині банки обертається. Тепле повітря піднімається. В той час як холодне повітря опускається. Ви можете бачити рух повітря при обертанні хмари. |
|
ВАРІАНТ 3. Хмара в пластиковій пляшці
|
1. Приготуйте необхідні матеріали: Пластикова пляшка з кришечкою: для цього експерименту ідеально підійде ПРОЗОРА 2-ох літрова пляшка. НЕ ЗАБУДЬТЕ ЗНЯТИ ВСІ ЕТИКЕТКИ; сірники; вода. |
|
|
2. Налийте в пляшку гарячої води. • Можете взяти гарячу воду з-під крана так. Налийте води так, щоб дно пляшки було вкрите, приблизно на 2 см від дна. • Не наливайте в пляшку кип’яток. Пластик стиснеться і експеримент не вийде! • Покрутіть трохи бутилу, щоб гаряча вода зігріла стінки пляшки. |
|
|
3. Запаліть сірник. Загасіть його через декілька секунд. Попросіть дорослого виконати цей крок! |
|
|
4. Опустіть обгорілий сірник в пляшку. • Нахиліть пляшку однією рукою, а іншою введіть в горло пляшки головку сірника. • Дайте диму від погаслого сірника наповнити пляшку. • Вам здасться, що дим щез. • Викиньте сірника. |
|
|
5. Закрутіть пляшку кришкою. • Стисніть пляшку в районі горла, так щоб стінки пляшки не стиснулись, коли ви закриєте її кришкою. • Ні дим, ні повітря не вийдуть з пляшки. |
|
|
6. Стисніть стінки пляшки. Проробіть це 3-4 рази. Зачекайте декілька хвилин, стисніть пляшку ще раз, в цей раз тримайте стиснувши ї трошки довше, перед тим як розстиснути пляшку. |
|
|
7. Спостерігайте як утворюється білий туман в пляшці. Ви побачите власну хмару! Тиск, який здійснюється на стінки пляшки, змушує часточки води стискуватись. Коли ви відпускаєте стінки пляшки, повітря розширюється, знижуючи температуру. Коли повітря охолоджується, часточки з’єднуються досить легко, вони збираються навколо молекули (часточки) диму. |
|
ДОДАТОК 2 Визначник хмарного покриву
|
ХМАРИ ВЕРХНЬОГО ЯРУСУ |
|||
|
|
|
|
|
|
Перисто-купчасті хмари: хмари верхнього ярусу; на вигляд пухнасті, як клаптики, з невеликими прогалинами між хмарами. Часто приймають форму хвиль. |
Перисто-шаруваті хмари: хмари верхнього ярусу, світло-сірого чи білого кольору, часто прозорі, так що крізь них видно місяць чи сонце. Зазвичай, вкривають значну частину неба. |
Перисті хмари: хмари верхнього ярусу; прозорі, у вигляді клаптиків вати , схожі на пір’я; складаються з кристаликів льоду. |
|
|
ХМ |
АРИ СЕРЕДНЬОГО ЯР |
УСУ |
|
|
|
|
|
|
|
Висококупчасті хмари: хм ярусу; на вигляд пухнасті, як кл невеликими прогалинами між х |
ари середнього аптики, з марами. |
Високошар ярусу; однорідні |
уваті хмари: хмари середнього світло-сірого кольору; на вигляд (суцільні); як правило вкривають більшу частину неба.. |
|
Х |
МАРИ НИЖНЬОГО ЯР |
УСУ |
|
|
|
|
|
|
|
Купчасті хмари: нижні хмари; пухнасті на вигляд, ці хмари схожі на вату, поп-корн чи цвітну капусту. |
Шаруваті хмари: нижні хмари; світло-сірого чи темносірого кольору і, зазвичай, однорідні (суцільні); вкривають більшу частину неба. Такою хмарою є туман. |
Шарувато-купчасті хмари: нижні хмари з невпорядкованими масами хмарності; на вигляд подібні на гори або пухнасті, іноді із просвітами між хмарами. |
|
|
|
|
||
|
Шарувато-дощові хмари: хмари нижнього і середнього ярусу; темно-сірого кольору; із них відбувається випадання опадів. В результаті чого, основа цих хмар розмита, і їх обриси важко виділити. |
Купчасто-дощові хмари: крупні хмари з темними основами і верхівками, які підіймаються вгору. Можуть мати чіткі верхівки у вигляді ковадла. Основа може бути затемненою від опадів. Можуть супроводжуватись громом. |
||
ДОДАТОК 3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Перисто-купчасті хмари |
Перистошаруваті хмари |
|
Перисті хмари |
Висококупчасті хмари |
|
Високошаруваті хмари |
Купчасті хмари |
|
Шаруваті хмари |
Шаруватокупчасті хмари |
|
Шаруватодощові хмари |
Купчасто-дощові хмари |
ВИКОРИСТАНІ ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ:
1. Волеваха М.М. Погода на замовлення. – К.: Наукова думка, 1964. – 48 с. Джерело: https://collectedpapers.com.ua/weather_on_request/yak-utvoryuyutsya-xmarita-tumani ;
2. Вербицький В. В., Михальський Л. О. Програма GLOBE (глобальне вивчення і спостереження з метою поліпшення довкілля). Посібник для вчителів. – К.: СМП «АВЕРС», 2001 р.
3. Офіційна сторінка програми GLOBE в Україні: https://nenc.gov.ua/globe/
4. Как сделать облако в бутылке. Електронний ресурс. Режим доступу: https://ru.wikihow.com/
про публікацію авторської розробки
Додати розробку