Oblak
Oblak (také mrak) je viditelná soustava malých částic vody nebo ledu v atmosféře Země nebo jiných planet. Tyto částice, známé jako hydrometeory, jsou tvořeny nepatrnými vodními kapkami nebo ledovými krystalky. Oblaka vznikají, když se vodní pára ve vzduchu ochladí na svůj rosný bod a zkondenzuje, obvykle na kondenzačních jádrech, což jsou mikroskopické částice prachu, pylu nebo solí. Oblaka hrají klíčovou roli v počasí, klimatickém systému a koloběhu vody na Zemi. Věda zabývající se oblaky se nazývá nefologie.
🔬 Složení a vznik
Vznik oblaku je podmíněn přítomností tří základních prvků: dostatečné vlhkosti vzduchu, kondenzačních jader a mechanismu pro ochlazení vzduchu.
1. Vlhkost a nasycení: Vzduch vždy obsahuje určité množství neviditelné vodní páry. Schopnost vzduchu pojmout vodní páru závisí na jeho teplotě – teplejší vzduch pojme více vlhkosti než studenější. Když se vzduch ochladí na teplotu, při které již není schopen udržet veškerou vodní páru v plynném stavu, dosáhne stavu nasycení. Tato teplota se nazývá rosný bod.
2. Kondenzační jádra: Pro vznik kapiček je nutná přítomnost mikroskopických pevných částic v atmosféře, tzv. kondenzačních jader. Těmi mohou být částečky prachu, pylu, soli z mořské vody, sulfáty z průmyslových emisí nebo popel ze sopečných erupcí. Vodní pára se na těchto jádrech snadněji zachytí a vytvoří miniaturní vodní kapku. Bez těchto jader by bylo pro vznik oblaku zapotřebí mnohem vyššího nasycení (přesycení).
3. Ochlazovací procesy: Nejčastějším mechanismem pro ochlazení vzduchu je jeho výstup do vyšších vrstev atmosféry, kde je nižší tlak vzduchu. Tento proces se nazývá adiabatické ochlazování. Vzduch může být k výstupu donucen několika způsoby:
- Konvekce: Sluncem ohřátý zemský povrch ohřívá vzduch nad sebou. Tento teplejší a lehčí vzduch stoupá vzhůru, ochlazuje se a tvoří kupovitou oblačnost (Cumulus).
- Oroografický výstup: Proudící vzduch narazí na přírodní překážku, jako je pohoří, a je nucen vystoupat podél jejího svahu.
- Frontální systémy: Na atmosférických frontách dochází ke střetu vzduchových hmot o různé teplotě. Teplejší, lehčí vzduch je vytlačován vzhůru nad studenější, hustší vzduch.
Jakmile se vzduch ochladí na rosný bod, vodní pára začne kondenzovat (při teplotách nad 0 °C) na vodní kapky nebo desublimovat (při teplotách pod 0 °C) na ledové krystalky. Tyto částice jsou extrémně malé (průměr 0,01–0,02 mm) a lehké, takže je vzestupné proudy vzduchu udrží v atmosféře a vytvářejí viditelný oblak.
☁️ Klasifikace oblaků
Moderní mezinárodní klasifikace oblaků vychází ze systému, který v roce 1802 navrhl britský lékárník a amatérský meteorolog Luke Howard. Systém používá latinské názvy a dělí oblaka podle dvou hlavních kritérií: jejich vzhledu (morfologie) a výšky, ve které se nacházejí.
Morfologická klasifikace (podle tvaru)
Existují tři základní typy oblaků:
- Cirrus (Ci) – řasa: Samostatné oblaky ve formě bílých, jemných vláken nebo bílých plošek či úzkých pruhů. Mají vláknitý vzhled a hedvábný lesk. Jsou složeny výhradně z ledových krystalků.
- Cumulus (Cu) – kupa: Samostatné, husté oblaky s ostře ohraničenými obrysy, které se vyvíjejí směrem vzhůru ve formě kup, kupolí nebo věží. Jejich horní část je často podobná květáku. Části ozářené Sluncem jsou zářivě bílé, zatímco jejich základna je poměrně tmavá a vodorovná.
- Stratus (St) – sloha: Šedá oblačná vrstva s poměrně jednotvárnou základnou. Může z ní vypadávat mrholení, ledové jehličky nebo sněhová zrna. Pokud Slunce prosvítá skrze tuto vrstvu, jeho obrys je jasně viditelný.
K těmto základním typům se přidává předpona nebo přípona nimbus, která označuje oblak produkující srážky.
Klasifikace podle výšky
Podle výšky základny nad zemským povrchem se oblaka dělí do tří pater. Výška pater se liší v závislosti na zeměpisné šířce (v polárních oblastech jsou níže, v tropických výše).
Vysoká patra (5–13 km)
Tyto oblaky jsou složeny téměř výhradně z ledových krystalků a mají obvykle bílou barvu a vláknitou strukturu. Jejich názvy začínají předponou Cirro-.
- Cirrus (Ci) – řasa
- Cirrocumulus (Cc) – řasová kupa, lidově "beránci"
- Cirrostratus (Cs) – řasová sloha, často způsobuje vznik halových jevů kolem Slunce nebo Měsíce.
Střední patra (2–7 km)
Jsou tvořeny převážně vodními kapkami, ale při nižších teplotách i ledovými krystalky. Jejich názvy začínají předponou Alto-.
- Altocumulus (Ac) – vyvýšená kupa, menší a uspořádanější "beránci" než Cirrocumulus.
- Altostratus (As) – vyvýšená sloha, šedavá nebo namodralá oblačná vrstva, skrze kterou Slunce prosvítá jako za matným sklem.
Nízká patra (0–2 km)
Skládají se z vodních kapek. Patří sem i mlha, což je v podstatě oblak typu Stratus dotýkající se zemského povrchu.
- Stratus (St) – sloha, nízká, šedá, beztvará vrstva.
- Stratocumulus (Sc) – slohová kupa, šedá nebo bělavá vrstva, která má téměř vždy tmavá místa a je složena z částí podobných dlaždicím nebo valounům.
Oblaka s vertikálním vývojem
Tyto oblaky zasahují přes více výškových pater a jsou spojeny se silnými vzestupnými proudy.
- Cumulus (Cu) – kupa, typický oblak "pěkného počasí", ale může přerůst do bouřkového mraku.
- Nimbostratus (Ns) – dešťová sloha, tmavě šedá oblačná vrstva, která přináší trvalé srážky.
- Cumulonimbus (Cb) – dešťová kupa, mohutný a hustý bouřkový oblak s velkým vertikálním rozsahem. Jeho vrchol se často rozšiřuje do tvaru kovadliny a je spojen s intenzivními srážkami, krupobitím, blesky a silným větrem.
🌍 Význam v klimatickém systému
Oblaka mají zásadní a dvojí vliv na energetickou bilanci Země a globální klima.
- Ochlazující efekt (Albedo): Oblaka, zejména nízká a hustá jako Stratocumulus, mají vysokou odrazivost (albedo). Odrážejí značnou část přicházejícího slunečního záření zpět do vesmíru, čímž ochlazují zemský povrch. Tento efekt převažuje v globálním měřítku.
- Oteplující efekt (Skleníkový jev): Oblaka zároveň pohlcují dlouhovlnné tepelné záření vyzařované zemským povrchem a vyzařují ho zpět k Zemi, čímž zabraňují úniku tepla. Tento "skleníkový" efekt je nejvýraznější u vysokých, tenkých oblaků typu Cirrus.
Celkový dopad oblaků na klima je výsledkem složité rovnováhy mezi těmito dvěma protichůdnými procesy. Změny v pokrytí, výšce nebo typu oblačnosti v důsledku globálního oteplování představují jednu z největších nejistot v klimatických modelech. Oblaka jsou také nezbytnou součástí hydrologického cyklu, protože transportují vodu z oceánů nad pevninu a uvolňují ji ve formě srážek.
🔭 Pozorování a měření
Pozorování oblaků je základem pro předpověď počasí. Provádí se jak ze země, tak z vesmíru.
- Pozemní pozorování: Meteorologové na stanicích vizuálně hodnotí typ oblaků, jejich množství (pokrytí oblohy v osminách) a výšku základny. K přesnému měření výšky základny se používají laserové přístroje zvané ceilometry.
- Družicové snímkování: Meteorologické družice poskytují globální pohled na oblačnost. Snímají ve viditelném spektru (jak bychom je viděli okem) i v infračerveném spektru, což umožňuje sledovat oblačnost i v noci a určovat teplotu jejich horní hranice (a tím i výšku).
- Meteorologické radary: Radary vysílají mikrovlnné pulsy, které se odrážejí od vodních kapek a ledových krystalků v oblacích. Umožňují tak detekovat srážky uvnitř oblaků, jejich intenzitu a pohyb.
🎨 Oblaka v kultuře a umění
Oblaka od nepaměti fascinovala lidstvo a stala se součástí mytologie, náboženství, umění a jazyka.
- Mytologie a náboženství: V mnoha kulturách byla oblaka považována za sídla bohů (např. řecký Olymp) nebo za symboly božské přítomnosti a moci.
- Umění: Oblaka jsou dominantním prvkem v krajinomalbě, zejména v období romantismu. Malíři jako John Constable a William Turner jsou proslulí svými dramatickými a realistickými studiemi oblohy.
- Psychologie: Lidská tendence vidět v náhodných tvarech oblaků známé objekty, tváře nebo zvířata se nazývá pareidolie.
- Frazémy: Oblaka se objevují v mnoha ustálených slovních spojeních, například "mít hlavu v oblacích" (být snílek) nebo "vznášet se v oblacích" (být šťastný).
💡 Pro laiky: Jak funguje mrak?
Představte si oblak jako páru stoupající z hrnce s vařící vodou. Je to v podstatě stejný princip, jen v obrovském měřítku.
- Vzduch jako houba: Vzduch kolem nás funguje trochu jako neviditelná houba, která do sebe nasává vodní páru. Teplý vzduch je jako velká, suchá houba – pojme hodně vody. Studený vzduch je jako malá, už trochu mokrá houba – moc další vody se do něj nevejde.
- Cesta vzhůru a ochlazení: Když Slunce ohřeje zemi, ohřeje i vzduch nad ní. Tento teplý, "nasáklý" vzduch je lehčí a začne stoupat, podobně jako horkovzdušný balón. Čím výše stoupá, tím je tam chladněji.
- "Vyždímání" houby: Jak se stoupající vzduch ochlazuje, jeho "houba" se zmenšuje. V určitém bodě už nedokáže všechnu vodní páru udržet. Přebytečná pára se musí někam podít, a tak se "vyždímá" – promění se v miliardy a miliardy miniaturních vodních kapiček.
- Prach jako pomocník: Tyto kapičky se ale netvoří jen tak z ničeho. Potřebují se něčeho chytit. Tím "něčím" jsou neviditelné částečky prachu, pylu nebo soli, které poletují všude ve vzduchu. Každá kapička se vytvoří kolem takového zrníčka.
- Proč nespadne? I když je oblak tvořen tunami vody, jednotlivé kapičky jsou tak neuvěřitelně malé a lehké, že je stoupající proudy vzduchu bez problémů udrží nahoře. Oblak tedy není pevný objekt, ale spíše obrovský, vznášející se "roj" vodních kapiček.
✨ Zvláštní typy oblaků
Kromě deseti základních druhů existuje řada vzácnějších a fotogenických oblačných formací:
- Noční svítící oblaka (Noctilucent clouds): Velmi vysoko položená oblaka (v mezosféře, cca 85 km), která jsou viditelná po západu Slunce, protože jsou stále osvětlena slunečními paprsky.
- Perleťová oblaka (Polar stratospheric clouds): Oblaka ve stratosféře (15–25 km) v polárních oblastech, která hrají roli při vzniku ozonové díry. Jsou známá svými duhovými barvami.
- Lentikulární oblaka (Altocumulus lenticularis): Oblaka ve tvaru čočky nebo létajícího talíře, která se tvoří v závětří hor. Často jsou mylně považována za UFO.
- Mammatus: Oblaka ve tvaru zaoblených výběžků či vaků visících ze základny jiného oblaku, nejčastěji Cumulonimbu. Jsou spojena se silnými bouřkami.
- Kelvin-Helmholtzova oblaka: Vzácná oblaka připomínající mořské vlny, která vznikají na rozhraní dvou vrstev vzduchu s různou rychlostí proudění.
- Pyrocumulus: Kupovitý oblak, který vzniká nad intenzivním zdrojem tepla, jako je lesní požár nebo sopečná erupce.
- Kondenzační pruh (Contrail): Umělý oblak vytvořený letadly ve velkých výškách. Vzniká kondenzací vodní páry z motorů na pevných částicích ve spalinách.