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.
Испаряемость – это количество воды, которое может испариться с той или иной поверхности.
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.
Переход воздуха из ненасыщенного к насыщенному состоянию, называется точкой росы.
Точка росы быстрее наступает при холодном воздухе, потому что при низкой температуре воздух не может много содержать водяного пара.
При выпадении осадков атмосферная влага теряется и пополняется за счет поступления новых порций испарения. Состав воды в атмосфере полностью обновляется за $9-10$ дней, а это говорит о том, что влага атмосферы является самым активным звеном круговорота воды в природе.
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.
Абсолютная влажность – это количество воды в граммах, содержащееся в $1$ куб. метре воздуха.
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 воздуха – это отношение абсолютной влажности к тому количеству воды, которое воздух может содержать при данной температуре.
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.
Представление о состоянии и особенностях воздушных масс дает важнейший показатель – абсолютная влажность воздуха. Её величину надо отличать от относительной влажности, которая показывает долю водяного пара в процентах. Абсолютная же влажность – это фактическое количество водяного пара в граммах, содержащееся в $1$ куб. метре воздуха.
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.
Облака темно-фиолетового или черного цвета, перенасыщенные водяным паром, называют тучами
В разное время небо по-разному может быть покрыто облаками.
Облачность – это степень покрытия неба облаками, выраженная в баллах от $1-10$
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:
- Облака верхнего яруса (перистые, перисто-кучевые, перисто-слоистые);
- Облака среднего яруса (высоко-кучевые, высоко-слоистые;
- Облака нижнего яруса (слоисто-дождевые, слоисто-кучевые, слоистые);
- Облака вертикального развития (кучевые, мощно-кучевые, кучево-дождевые-грозовые).
Облачный покров Земли достаточно велик. В среднем облаками покрыто около половины всего неба.
