§ 34. Вода в атмосфере
1. Вспомните, в каких трех состояниях может находиться вода?
2. Как происходит мировой круговорот воды?
Понятие о влажности воздуха. Определенная количество воды в виде прозрачной невидимой пара в воздухе есть всегда. Доказать, что в воздухе есть вода, довольно легко. Стоит лишь вспомнить морозильную камеру холодильника. Откуда в ней взялись снег и лед, ведь воду туда никто не наливал? Они образовались из воды "зашла" туда с воздухом. В атмосферу водяной пар поступает в результате испарения с поверхности океанов, рек, озер, почв и др. Содержание водяного пара в воздухе называется влажностью воздуха.
Но при испарении воздух не может содержать водяной пар безгранично. Этот предел зависит от его температуры. С рис. видно, что чем выше температура, тем больше пара в может содержащегося в 1 м3 воздуха. Например, 1 м3 воздуха при 200 С может содержать любое количество пара, но не более 17 г воды. Если воздух вобрало максимально возможную по данной температуры количество пара, его называют насыщенным. Чаще воздуха бывает ненасыщенным, Т.е. оно содержит водяной пары меньше, чем могло бы. Например, над степями и пустынями воздух всегда сухой, ненасыщенные, поскольку испарение там небольшое.
Рис. Зависимость количества водяного пара в насыщенном воздухе от его температуры
Абсолютная и относительная влажность воздуха. Абсолютная влажность - Это количество водяного пара (в граммах), что содержащегося в 1 м3 воздуха. Например, если говорят: абсолютная влажность воздуха равна 15 г / м3, Это означает, что в 1 м3 воздуха содержится 15 г пара. Самая маленькая в мире абсолютная влажность воздуха в Антарктиде - Сотые доли г / м3, Крупнейшая на экваторе - 23 г / м3. Наименьшая в Украине в январе - около 3 г / м3.
Для ненасыщенного воздуха указывают относительную влажность. Это отношение (в процентах) количества водяного пара, содержащегося в воздухе, в той ее количестве, может содержаться в воздухе при данной температуре. Так, если в воздухе содержится 3 г / м3 пары, а при данной температуре наиболее возможен ее содержание составляет 5 г / м3, То относительная влажность воздуха будет 3: 5 х 100% = 60%. Это означает, что воздух содержит только 60% той количества водяного пара, которую оно могло бы вместить в данной температуры.
Относительная влажность воздуха всегда высокая (85%) в экваториальных широтах. Это потому, что там круглый год высокая температура и большое испарения с поверхности. Так же высокая относительная влажность воздуха и в полярных районах, но уже за низких температур (для насыщения холодного воздуха не требуется много влаги). В умеренных широтах относительная влажность зимой выше, чем летом. Например, в Украине зимой она превышает 80%, а летом уменьшается до 60-70%. Особенно низкая относительная влажность в пустынях - 50% и ниже. Воздух, имеет влажность 30%, считается очень сухим.
Для измерения относительной влажности используют прибор гигрометр.
Образование облаков. Как известно, с высотой температура воздуха снижается. Испаряясь, вода переходит в воздух. Теплый воздух поднимается вверх и достигает такого уровня, где оно охлаждается и относительная влажность его становится 100%, т.е. воздух стал насыщенным.
При дальнейшем понижении температуры насыщен воздух уже не может удержать в себе прежнее количество водяного пара. Определенная ее часть окажется лишней. Тогда происходит переход "избыточной" водяного пара в жидкое состояние - конденсация. Иногда водяной пар может перейти и в твердое состояние - превратиться в кристаллики льда. Следовательно, при охлаждении насыщенного водяным паром воздух выделяются капельки воды. При их скоплении на значительной высоте над землей образуются облака. Каждая капля в облаках в миллион раз меньше горошины. Именно поэтому их падение на землю очень медленное. Эти мини-капельки, подобно пушинка, зависают в воздухе.
Виды облаков. Облака различаются по внешнему виду и по высотой, на которой образуются. По внешнему виду метеорологи различают десятки разных видов облаков. Основными из них являются перистые, кучевые, слоистые.
Перистые облака высокие. Они образуются на высоте 6-10 км и состоят из очень мелких кристалликов льда, поскольку на таких высотах температура воздуха ниже нуля. Это тонкие прозрачные облака. Иногда они напоминают белые вытянутые нити, перья или лучи.
Кучевые облака появляются на высотах 2-5 км. Они имеют вид огромных ослепительно белых куполов, башен, гор. Если кучевые облака темнеют, значит капли воды в них сливаясь, становятся крупнее. Тогда кучевые облака превращаются в кучево-дождевые, которые приносят ливни с грозами.
Слоистые облака образуются низко - на высоте до 2 км. Они похожи на серый туман, поднявшийся над поверхностью земли. Слоистые облака покрывают небо плотной завесой. Из них может выпадать очень мелкий дождь (туман) или слабый снег.
Степень покрытия неба облаками называют облачностью. Она определяется "на глаз". Когда облаками закрыто все небо, облачность равен 10 баллам, если полнеба - 5 баллам, когда небо ясное - 0 баллов. Средняя годовая облачность для всей планеты равна 5 баллов. Наибольшая облачность наблюдается в экваториальных и умеренных широтах, где преобладают восходящие движения воздуха. Облака переносят влагу и тепло снизу вверх и от экватора к полюсов, регулируя температуру воздуха на Земле.
ТУман. Конденсация водяного пара может происходить не только на разной высоте, а и у земной поверхности. Тогда образуется туман- Скопление большого количества чрезвычайно мелких, взвешенных в воздухе, капелек. Сильные туманы ухудшают видимость, поэтому опасные для движения транспорта.
Вопросы и задания
1. Сколько литров воды может уместиться в воздухе классной комнаты объемом в 200 м3, Если его температура равна 200С?
2. Можно назвать воздуха насыщенным, если при температуре воздуха 100 С в нем содержится 5 г воды; 9 г воды? Или может 1 м3 воздуха при такой температуре содержать 15 г водяного пара?
3. Что называется абсолютной и относительной влажностью?
4. Почему говорят, что облака рождаются и заканчивают свое "жизни" на земле?
5. Над пустыней в 1 м3 воздуха при температуре 30 0С содержится 16 г воды, а над тундрой в 1 м3воздуха при температуре 10 0С содержится 7 г воды. Где выше относительная влажность воздух?
русский