§ 34. Вода в атмосфері
1. Пригадайте, у яких трьох станах може перебувати вода?
2. Як відбувається світовий кругообіг води?
Поняття про вологість повітря. Певна кількість води у вигляді прозорою невидимою пари в повітрі є завжди. Довести, що в повітрі є вода, досить легко. Варто лише пригадати морозильну камеру холодильника. Звідки в ній взялися сніг і лід, адже воду туди ніхто не наливав? Вони утворилися з води, що “зайшла” туди з повітрям. В атмосферу водяна пара надходить внаслідок випаровування з поверхні океанів, річок, озер, грунтів та ін. Вміст водяної пари у повітрі називається вологістю повітря.
Але при випаровуванні повітря не може вміщувати водяну пару безмежно. Ця межа залежить від його температури. З мал. видно, що чим вища температура, тим більше пари в може міститься в 1 м3 повітря. Наприклад, 1 м3 повітря при +200 С може містити будь-яку кількість пари, але не більше 17 г води. Якщо повітря увібрало максимально можливу за даної температури кількість пари, його називають насиченим. Частіше повітря буває ненасиченим, тобто воно містить водяної пари менше, ніж могло б. Наприклад, над степами і пустелями повітря завжди сухе, ненасичене, оскільки випаровування там невелике.
Мал. Залежність кількості водяної пари в насиченому повітрі від його температури
Абсолютна й відносна вологість повітря. Абсолютна вологість – це кількість водяної пари (у грамах), що міститься в 1 м3 повітря. Наприклад, якщо кажуть: абсолютна вологість повітря дорівнює 15 г/м3, це означає, що в 1 м3 повітря міститься 15 г пари. Найменша в світі абсолютна вологість повітря в Антарктиді – соті долі г/м3, найбільша на екваторі – 23 г/м3. Найменша в Україні в січні – близько 3 г/м3.
Для ненасиченого повітря вказують відносну вологість. Це – відношення (у відсотках) кількості водяної пари, що міститься у повітрі, до тієї її кількості, що може міститися в повітрі за даної температури. Так, якщо в повітрі міститься 3 г/м3 пари, а за даної температури найбільш можливий її вміст становить 5 г/м3, то відносна вологість повітря буде 3 : 5 х 100 % = 60 %. Це означає, що повітря вміщує тільки 60 % тієї кількості водяної пари, яку воно могло б вмістити за даної температури.
Відносна вологість повітря завжди висока (85 %) в екваторіальних широтах. Це тому, що там цілий рік висока температура і велике випаровування з поверхні. Так само висока відносна вологість повітря і в полярних районах, але вже через низькі температури (для насичення холодного повітря не потрібно багато вологи). В помірних широтах відносна вологість взимку вища, ніж влітку. Наприклад, в Україні взимку вона перевищує 80 %, а влітку зменшується до 60–70 %. Особливо низька відносна вологість в пустелях – 50 % і нижче. Повітря, що має вологість 30 %, вважається дуже сухим.
Для вимірювання відносної вологості використовують прилад гігрометр.
Утворення хмар. Як відомо, з висотою температура повітря знижується. Випаровуючись, вода переходить у повітря. Тепле повітря піднімається уверх і досягає такого рівня, де воно охолоджується і відносна вологість його стає 100 %, тобто повітря стало насиченим.
При подальшому зниженні температури насичене повітря вже не може втримати в собі попередню кількість водяної пари. Певна її частина виявиться зайвою. Тоді відбувається перехід “надлишкової” водяної пари в рідкий стан – конденсація. Іноді водяна пара може перейти й у твердий стан – перетворитися на кристалики льоду. Отже, при охолоджені насиченого водяною парою повітря виділяються краплинки води. При їх скупченні на значній висоті над землею утворюються хмари. Кожна краплинка в хмарах у мільйон разів менша за горошину. Саме тому їх падіння на землю дуже повільне. Ці міні-краплинки, подібно пушинкам, зависають у повітрі.
Види хмар. Хмари різняться за зовнішнім виглядом та за висотою, на якій утворюються. За зовнішнім виглядом метеорологи розрізняють десятки різних видів хмар. Основними з них є перисті, купчасті, шаруваті.
Перисті хмари найвищі. Вони утворюються на висоті 6–10 км і складаються з дуже дрібних кристаликів льоду, оскільки на таких висотах температура повітря нижче нуля. Це тонкі прозорі хмари. Іноді вони нагадують білі витягнуті нитки, пір’їни або промені.
Купчасті хмари з’являються на висотах 2–5 км. Вони мають вигляд величезних сліпучо-білих куполів, веж, гір. Якщо купчасті хмари темніють, значить краплини води в них зливаючись, стають крупнішими. Тоді купчасті хмари перетворюються на купчасто-дощові, які приносять зливи з грозами.
Шаруваті хмари утворюються низько – на висоті до 2 км. Вони схожі на сірий туман, що піднявся над поверхнею землі. Шаруваті хмари вкривають небо щільною завісою. З них може випадати дуже дрібний дощ (мряка) або слабкий сніг.
Ступінь покриття неба хмарами називають хмарністю. Вона визначається “на око”. Коли хмарами закрито все небо, хмарність дорівнює 10 балам, якщо півнеба – 5 балам, коли небо ясне – 0 балів. Середня річна хмарність для всієї планети дорівнює 5 балів. Найбільша хмарність спостерігається в екваторіальних і помірних широтах, де переважають висхідні рухи повітря. Хмари переносять вологу і тепло знизу догори та від екватора до полюсів, регулюючи температуру повітря на Землі.
Туман. Конденсація водяної пари може відбуватися не тільки на різній висоті, а й біля земної поверхні. Тоді утворюється туман – скупчення великої кількості надзвичайно дрібних, завислих у повітрі, краплинок. Сильні тумани погіршують видимість, тому небезпечні для руху транспорту.
Запитання і завдання
1. Скільки літрів води може вміститися в повітрі класної кімнати об’ємом в 200 м3, якщо його температура дорівнює +200 С?
2. Чи можна назвати повітря насиченим, якщо при температурі повітря +100 С в ньому міститься 5 г води; 9 г води? Чи може 1 м3 повітря при такій температурі містити 15 г водяної пари?
3. Що називається абсолютною і відносною вологістю?
4. Чому кажуть, що хмари народжуються і закінчують своє “життя” на землі?
5. Над пустелею в 1 м3 повітря при температурі +30 0С міститься 16 г води, а над тундрою в 1 м3 повітря при температурі +10 0С міститься 7 г води. Де вища відносна вологість повітря?
Українська