Вода в атмосфере

Поступление воды в атмосферу

В земной атмосфере всегда содержится небольшое количество воды – это водяной пар, на долю которого приходится $0,001\%$ его массы на нашей планете. Водяной пар образуется в результате испарения влаги с поверхности суши и океанов. Ветер и температура определяют скорость испарения. При высокой температуре и большой ёмкости пара скорость испарения увеличивается.

От температуры воздуха и содержания в нем водяного пара будет зависеть испаряемость. Понятно, что при высокой температуре в воздухе мало содержится водяного пара, а это значит, что испаряемость будет выше.

В тех районах планеты, где в течение года сохраняется низкая температура воздуха, низкой будет и испаряемость. Это, как правило, полярные районы. Пустынные районы характеризуются максимальными величинами испаряемости (до $2000$ м в год).

Смешивание воды с воздухом может происходить только до определенного предела. Этим пределом является насыщение. Если насыщенный водой воздух нагреть, он опять приобретет способность впитывать водяной пар, т.е. из насыщенного превратится в ненасыщенный. Этот факт говорит о том, что свойство воздуха содержать то или и иное количество паров определяется его температурой.

Точка росы быстрее наступает при холодном воздухе, потому что при низкой температуре воздух не может много содержать водяного пара.

В тропосфере сосредоточено основное количество водяного пара.

Абсолютная и относительная влажность воздуха

Высокая влажность воздуха будет в той местности, где больше водоемов и растений, где выше температура, а значит теплее воздух. Но, теплый воздух не всегда будет содержать большое количество влаги, в пустынях, например, влаге просто неоткуда взяться.
Влажность воздуха может быть абсолютная и относительная.

Воздух будет считаться насыщенным, если он при данной температуре может содержать максимальное количество поглощенной влаги. Поэтому понятно, что насыщенный воздух при температуре $0^\circ$ будет содержать водяных паров меньше, чем насыщенный воздух при температуре $30^\circ$.

Относительная влажность измеряется в процентах, например, влажность в $70\%$ говорит о том, что насыщение воздуха составляет $70\%$ от максимально возможного при данной температуре.

Для организма человека оптимальной будет относительная влажность $40-60\%$. Низкая влажность создает иллюзию восприятия температуры – кажется, что воздух гораздо холоднее, чем на самом деле и наоборот.

Влажность воздуха имеет большое значение для живых организмов. Маленькая относительная влажность ускоряет испарение и отрицательно сказывается на растительном и животном мире. Высокая влажность затрудняет испарение и при высокой температуре может привести к перегреву организма. Измеряют относительную влажность с помощью специальных приборов – гигрометров.

Облака в атмосфере

Атмосферная вода имеет три агрегатных состояния – газообразное (водяной пар), жидкое (осадки в виде дождя), твердое (снег, лед). Облака образуются в результате конденсации водяного пара, когда относительная влажность приближается к $100\%$ – вода из газообразного состояния переходит в жидкое состояние. Отрицательная температура позволяет воде миновать жидкое состояние и превращает её в твердые кристаллики льда и снега – происходит сублимация водяных паров.

Сублимация и конденсация водяного пара являются причинами образования осадков. Образование облаков связано с конденсацией водяного пара на высоте от десятков до сотен метров и даже километров. Облака содержат значительное количество воды, несмотря на кажущуюся легкость. Если учесть размеры облаков, а это десятки кубических километров, то в виде капелек или кристалликов льда одно облако может содержать сотни тонн воды. С помощью воздушных потоков они непрерывно переносят огромные водные массы над Землей, вызывая перераспределение тепла и влаги.

На разнообразную форму облаков влияние оказывают многие факторы:

• Высота;
• Скорость ветра;
• Влажность воздуха.

Есть облака сходные по форме и по высоте и их объединяют в группы:

• Кучевые облака;
• Перистые облака;
• Слоистые облака

Выделяют и разновидности облаков:

• Слоисто-кучевые;
• Перисто-слоистые;
• Слоисто-дождевые и др.

В разное время небо по-разному может быть покрыто облаками.

Выпадение осадков, как правило, предвещает высокая степень облачности и, конкретно, высокослоистые, кучево-дождевые и слоисто-дождевые облака.

Теплые и холодные воздушные массы «сражаются» между собой за свободное пространство. Когда они сходятся, т.е. конвергируют, образуются большие гряды облаков. Форму облаков определяют восходящие потоки воздушных масс. Восходящие потоки воздуха со скоростью $5-10$ см/с приводят к образованию слоистых облаков. Воздушные потоки, поднимающиеся со скоростью до $100$ км/час, приводят к образованию кучевых облаков.

По высоте, согласно международной классификации, облака делятся на 4 класса:

1. Облака верхнего яруса (перистые, перисто-кучевые, перисто-слоистые);
2. Облака среднего яруса (высоко-кучевые, высоко-слоистые;
3. Облака нижнего яруса (слоисто-дождевые, слоисто-кучевые, слоистые);
4. Облака вертикального развития (кучевые, мощно-кучевые, кучево-дождевые-грозовые).

Облачный покров Земли достаточно велик. В среднем облаками покрыто около половины всего неба.