Характеристики влажности воздуха. 18. Конденсация и сублимация в атмосфере.

Содержание водяного пара в воздухе – влажность воздуха – характеризуется абсолютной влажностью, фактической упругостью, удельной влажностью, упругостью насыщения, относительной влажностью, дефицитом влажности, точкой росы. Вода попадает в атмосферу в результате испарения с поверхности Земли. В атмосфере влага конденсируется, переносится воздушными течениями и выпадает снова на земную поверхность. С водяным паром в воздухе, с его переходами из газового состояния в жидкое и твердое связаны важнейшие процессы формирования особенностей климата. Абсолютная влажность – содержание в атмосфере водяного пара в граммах на 1 м3 воздуха Фактическая упругость водяного пара – оказываемое им давление в миллиметрах ртутного столба или в миллибарах («е» мм рт.ст. или мб). Численные значения «а» и «е» очень близки, а при температуре +16,40С совпадают; поэтому фактическую упругость водяного пара часто называют абсолютной влажностью. Удельная влажность S – отношение массы водяного пара к массе влажного воздуха в том же объеме. Выражается числом граммов водяного пара в кг воздуха (г/кг). При адиабатическом расширении и сжатии воздуха, когда меняется не масса, а объем, удельная влажность остается без изменений, а абсолютная изменяется. Упругость водяного пара, насыщающего воздух (упругость насыщения), Емб, Емм – предел содержания водяного пара в воздухе при данной температуре. Максимальное влагосодержание находится в прямой зависимости от температуры. Чем выше температура воздуха, тем больше водяного пар он может содержать. Относительная влажность r – отношение фактической упругости водяного пара к упругости насыщения, выраженное в процентах: r = х 100%. Относительная влажность характеризует степень насыщения воздуха водяным паром. При насыщении Е = е; r = 100%. Дефицит влажности D – недостаток насыщения при данной температуре: D = Е – е. Точка росы Т0 – температура, при которой содержащийся в воздухе водяной пар насыщает его. При r Е. Таким образом, для начала конденсации или сублимации либо фактическая упругость водяного пара в воздухе должна увеличиваться до значения, превышающего упругость насыщения, либо температура воздуха должна опуститься ниже точки росы. Поступление водяного пара в воздух над сушей ограничено, поэтому состояние насыщения в атмосфере достигается при изменении температуры. При понижении температуры воздуха ниже температуры точки росы излишек пара, превышающий упругость насыщения, конденсируется или сублимируется. При соприкосновении более теплого влажного воздуха с поверхностью охлажденных предметов, температура соприкасающегося слоя воздуха понижается до точки росы. В этом случае продукты конденсации осаждаются на поверхности твердых предметов. К явлениям такого рода относится образование росы, инея, изморози, образование жидкого и твердого налета и гололед. Роса – образование капелек росы является наиболее простым видом конденсации. После захода Солнца, особенно при ясной погоде, земная поверхность излучает тепло в приземный слой воздуха и довольно быстро остывает. Особенно быстро остывают травинки, листья, ветви и крупинки верхнего слоя почвы. Воздух, соприкасаясь с охлажденными предметами, сам охлаждается, и достигнув точки росы, выделяет излишек водяных паров в виде капелек росы на поверхность охлажденных предметов. Количество выделившейся росы находится в прямой зависимости от степени влажности воздуха и степени охлаждения предметов. В умеренных широтах за ночь роса дает 0,1 – 0,3 мм, а за год 10 – 50 мм влаги. Иней. Если охлаждение паров происходит при температуре ниже 00С, то вместо капелек росы образуются ледяные кристаллики, известные под названием инея. Если при образовании росы выделяется скрытая теплота, при образовании инея тепло, наоборот, поглощается. Изморозью называется слой белого рыхлого льда, оседающий в холодное время на телеграфных проводах, тонких ветвях деревьев из воздуха, насыщенного влагой. Жидкий и твердый налет – тонкая водяная или ледяная пленка, образующаяся на поверхности предметов при смене холодной погоды на теплую, в результате соприкосновения влажного и теплого воздуха с охлажденной поверхностью. Особенно часто этот процесс проявляется в горах, где на скалах, телеграфных столбах ледяной налет нередко достигает 50 см. После сильных морозов на поверхности почвы, на дороге, на стенах и на деревьях очень часто образуется осадок в виде гладкого прозрачного ледяного слоя. Это явление известно под названием гололед и гололедица. Причиной его может быть также переохлажденный, или «ледяной» дождь. Он бывает в тех случаях, когда температура нижних слоев воздуха значительно ниже температуры тех слоев, где образуются капли дождя. При этих условиях капли падают на землю переохлажденными и тут же замерзают. Конденсация водяного пара в свободной атмосфере сопровождается образованием облаков и туманов. Туман – это скопление продуктов конденсации в атмосфере у земной поверхности. Опасное явление представляет собой смог – дымный туман в больших городах или индустриальных центрах. Туманы охлаждения делятся на адвективные и радиационные. Адвективные туманы возникают в теплых воздушных массах, движущихся на более холодную поверхность. На море такие туманы образуются обычно весной и летом (например, у Ньюфаундленда). Адвективные туманы занимают обширные пространства и постираются в высоту на сотни метров. Они возникают при значительных скоростях ветра, поэтому в них может происходить коагуляция капель и наиболее крупные капли из них выпадают. Радиационные туманы образуются над сушей и над районами сплошных льдов, как следствие выхолаживания подстилающей поверхности путем излучения. Возникновение радиационных туманов происходит при ясном небе и небольшом ветре. Радиационные туманы бывают двух типов: поземные и высокие. Первые возникают в слое инверсии и после восхода Солнца исчезают вместе с ней. Высокие туманы могут наблюдаться и над сушей, и над морем в устойчивых антициклонах в холодное время года в результате постепенного выхолаживания воздуха в нижних слоях антициклонов. Такой туман может сохраняться неделями над большими районами, сплошь их захватывая.