Дождевой вальс или как образуется дождь

Государственное бюджетное учреждение лицей № 144

Калининского района Санкт-Петербурга

«Дождевой вальс или как образуется дождь»

Работу выполнила:

Чистова Алиса Алексеевна

ученица 1А класса лицея № 144

Руководитель:

Славинская Оксана Михайловна

учитель младших классов

Санкт – Петербург

2019

Цель работы – изучить процесс образования дождя (откуда на небе берется вода для дождя)

Задачи исследования:

Изучить информацию по теме исследования

Описать процесс образования дождя

Провести эксперимент

Проанализировать итоги эксперимента

Объект исследования: дождь

Предмет исследования: процесс возникновения дождя

Гипотеза: испарение воды играет важную роль в процессе возникновения дождя

Методы исследования:

Теоретические: анализ информационных источников, обобщение полученной информации

Практические: проведение эксперимента, наблюдение, анализ наблюдений

Практическая значимость исследования: материалы данного исследования могут быть использованы на уроках окружающего мира.

Однажды летом на улице шел дождь, и я наблюдала, как капли воды падают с неба на землю, причем я отметила, что характер дождя изменялся: сначала он был сильный с большими каплями и порывами ветра, а потом слабый, моросящий с мелкими каплями и практически без ветра. Мне стало интересно: почему идет дождь и откуда на небе появляется вода. Начав думать об этом, я вспомнила, что слышала связанное с этим понятие «круговорота воды в природе», и решила разобраться с этим вопросом, чтобы понять, как и почему это происходит. Мне хотелось получить ответы на следующие вопросы:

Что такое дождь?

Как образуются облака?

Почему идет дождь?

Согласно толковым словарям, дождь это:

Атмосферные осадки в виде водяных капель, струй [1]

Род атмосферных осадков в виде водяных капель [2]

Вода в каплях или струями из облаков [3]

Жидкие атмосферные осадки, выпадающие из облаков. Диаметр капель от 6-7до 0,5 мм. При меньшем размере осадки называются моросью [4]

Обобщая эти определения, можно сказать что дождь – это капли воды, в большом количестве выпадающие из облаков (туч). Причем дожди могут отличаться:

по размеру капель: морось (размер до 0,5 мм) – дождь/ливень (более 0,5 мм до 6-7мм). Капели большие 7 мм распадаются на части, пока летят к земле, поэтому крупнее капель не будет даже в очень сильный ливень

по интенсивности: дождь (капли) - ливень (струи)

Мы знаем, что дождь идет из облаков, точнее туч. Разберемся теперь с тем, как образуются облака, как они превращаются в тучи и каким образом в них скапливается такое количество воды.

С виду облака похожи на огромные комья ваты, на самом же деле они состоят из маленьких капелек воды, которые настолько крошечные и легкие, что не падают вниз, а продолжают парить в воздухе [5, 6]. Как же образуются облака?

Процесс образования облаков объясняется явлениями испарения воды и конденсации пара.

Испарение воды – превращением воды в пар под действием высокой температуре (например, когда кипит чайник). Водяной пар – это не видимые глазу микроскопические капельки воды, парящие в воздухе. При понижении температуры, частички пара начинают объединяться и превращаются в капли воды. Такой процесс называется конденсацией пара.

На Земле много различных водоемов (океанов, морей, озер, рек, прудов, ручьев, луж) с поверхности которых вода испаряется под действием солнечного тепла. Получившийся пар вместе с потоками теплого воздуха поднимается на много километров вверх, в холодные слои атмосферы, где соприкасается с холодным воздухом. В результате пар начинает конденсироваться в маленькие и легкие капельки воды. С холодным воздухом они стремятся вниз, а теплый воздух снова их поднимает вверх, и такие перемещения совершаются многократно, до тех пор, пока маленькие капли не сольются в большие (рис.1). Такое движение мне напомнило вальс и именно из-за этого я выбрала такое название для своей работы.

Рис. 1. Вальс водяных капель.

Кода таких капелек становится много, они превращаются в белое облако (рис.2).

Рис. 2. Облака.

Мы уже знаем, что облака на небе состоят из маленьких капелек воды, вальсирующих под действием теплых и холодных воздушных потоков. Такие облака плывут по небу переносимые ветром и могут переносить влагу в себе на многие километры. Они могут рассеяться, если в воздухе очень тепло, или даже жарко, тогда маленькие капли могут испариться и облако исчезнет. Если же температура воздуха снижается, становиться холоднее, процесс конденсации ускоряется: капли становятся крупнее и их количество увеличивается. Это явление можно наблюдать перед началом дождя, когда белое облако стремительно темнеет (рис.3) из-за того, что в нем становится много воды и оно хуже пропускает солнечный свет. В конечном итоге, процесс конденсации и слияния облаков приводит к тому, что образуется туча [5, 6], внутри которой капли воды становятся такими большими и тяжелыми, что уже не могут удержаться в воздухе и падают вниз (рис.4). Идет дождь.

Рис. 3. Туча.

Рис. 4. Превращение облака в тучу.

После того как прошел дождь и выглянуло солнце, вода снова начинает испаряться и процесс повторятся (рис. 5). Это явление называется круговорот воды в природе.

Рис. 5. Круговорот воды в природе.

Изучить процесс возникновения дождя более детально мне удалось с помощью эксперимента [6]

Для проведения опыта необходимо следующее оборудование (рис.6):

прозрачная емкость (стеклянная банка)

крышка для емкости (тарелка)

горячая вода (кипяток)

лед

Рис.6. Подготовка эксперимента.

С помощью прозрачной емкости, представляется наш мир, где есть моря и океаны, светит солнце и идут дожди

Процесс испарения воды с поверхностей водоемов под действием солнечного тепла имитируется с помощью горячей воды (кипятка)

Крышка для емкости будет играть роль верхних слоев атмосферы, куда поднимается пар, под действием тепловых потоков.

С помощью кубиков льда, ускоряется процесс конденсации, так как они делают наши «верхние слои атмосферы» холодными

Я вскипятила воду и налила ее в банку. После этого сразу же накрыла крышкой и положила на нее кубики льда, таким образом, были созданы все условия для возникновения дождя

Далее, я наблюдала, что пар, поднимающийся с поверхности горячей воды оседая на стенках банки, превращался в маленькие капельки воды, и когда несколько капелек объединялись в одну, то она быстро стекала вниз (рис.7.) Эти большие капли как раз и есть дождь.

Рис.7. Образование конденсата.

Однако самые большие капли образовывались именно на нижней поверхности крышки, где лежал лед и под которой скапливалось самое большое количество пара, в результате процесс конденсации был очень интенсивным, и я наблюдала следующее (рис.8):

Рис.8. Формирование капель дождя.

Что очень похоже на дождь, который мы можем наблюдать в природе (в действительности это он и есть).

На основании эксперимента можно сделать следующие выводы: водяной пар, поднимающийся с поверхности горячей воды, начинает конденсироваться на более холодных поверхностях, в результате чего образуются капельки воды, которые затем могут объединяться между собой, превращаясь в капли большего размера. Такие большие капли уже не могут удерживаться не весу и устремляются вниз (стекая по стенкам емкости, либо падая с поверхности крышки). Данный опыт демонстрирует все этапы процесса образования дождя, приведенные в теоретической части, что говорит нам о том, что дождь невозможен без таких явлений, как испарение и конденсация.

Начиная исследование, я сформулировала для себя три вопроса, ответы на которые я получила в рамках данной работы. Теперь я знаю, что такое дождь и почему он идет, как образуются облака и как они превращаются в тучи. Все начинается с испарения воды с поверхности водоемов. Далее пар поднимается в верхние слои атмосферы, где он, как правило, конденсируется и в таком виде образует облака. Эти облака могут либо исчезнуть, если очень тепло, либо превратиться в тучи, в которых мелкие капли объединяются в более крупные. Когда эти капли становятся настолько тяжелыми, что восходящие потоки больше не могут их удерживать, они падают на землю - идет дождь.

Также теперь я понимаю, что дожди являются одним из главных элементов круговорота воды в природе.

Помимо этого, я изучила такие важные понятия, как:

Испарение воды – превращение воды в пар под действием высокой температуры

Водяной пар - микроскопические капельки воды, образуемые в процессе испарения

Конденсация пара – объединение частиц пара в капли в результате понижения температуры

Сформулированная мной гипотеза полностью подтвердилась, испарение воды, действительно играет важную роль в процессе возникновения дождя. Но в то же время, одного испарения для этого недостаточно, теоретическое и экспериментальное исследования показали, что не менее важную роль играет процесс конденсации пара.

Ушаков Д. Н. Толковый словарь современного русского языка. М.: “Аделант”,2014. – 800с.

Ожегов С.И., Шведова Н.Ю. Толковый словарь русского языка. Российская академия наук. Институт русского языка им. В.В. Виноградова. - 4-е изд., дополненное. - М.: Азбуковник, 1999. - 944 с.

Даль В.И. Толковый словарь живого великорусского языка: В 4 т./ В.И. Даль. - Воспроизводит изд. 1955 г. Т.1: А-З. СПб.: Диамант, 1996 -701с. 

Большой энциклопедический словарь. 2-изд., перераб. и доп. – М.: «Большая Российская энциклопедия». СПб.: «Норинт» 1998-1456с.: ил.

Большая детская энциклопедия. Москва. «Махаон» 2016. 336с.

Яковлева М. А. Веселые научные опыты для детей и взрослых. Опыты на кухне. М.: Эксмо, 2012. 64с.

Интернет-ресурсы

https://ru.wikipedia.org

http://cyclowiki.org

http://allforchildren.ru

https://www.youtube.com/

https://rutube.ru/video/0cd597d490de4b0f819f91c60db9fcb5/