Вода в атмосфере
Абсолютная и относительная влажность воздуха
Поступление воды в атмосферу
В составе земной атмосферы есть водяной пар. Его доля составляет 0,001% массы планеты Земля. Пар появляется при испарении воды из океанов и влаги с суши. Когда нагревается воздух, увеличивается и ёмкость пара. А значит, скорость испарения воды становится выше.
Под испаряемостью понимают объем жидкости, способный испариться с конкретной поверхности. Этот показатель определяется температурой и объемом водяного пара в воздухе. Параметры находятся в прямой зависимости друг с другом. Так, за повышением температурного режима следует и рост испаряемости, и наоборот. Такая ситуация наблюдается в пустынных областях. В низком температурном режиме пара испаряется мало: это свойственно полярным районам.
Воздух и вода не смешиваются до бесконечности: существует предел, он называется насыщением. При нагревании насыщенный воздух становится способным к впитыванию пара. Подобные манипуляции предполагают переход из насыщенного в категорию ненасыщенного (это явление получило название точка росы). Таким образом, количество пара в воздухе зависит от температуры. Если на улице холодно, точка росы наступит быстрее.
Во время осадков влаги в воздухе становится меньше. Но в процессе испарения потраченные запасы пополняются. Для того, чтобы вода в атмосфере обновилась, нужно 9-10 дней. Это самое быстрое звено в природном круговороте воды. Кстати, больше всего водяного пара именно в тропосфере.
Абсолютная и относительная влажность воздуха
Уровень влажности зависит от специфики местности, в частности, от наличия больших растений, водоемов, от высокой температуры и теплоты воздуха. Хотя определять влажность только с учетом того, теплый воздух или холодный, нецелесообразно. Даже если теплоты достаточно, влаги в нем мало. К примеру, в пустынях воздух очень сухой.
Выделяют относительную и абсолютную влажность воздуха. Абсолютный показатель отражает массу воды (в граммах), приходящуюся на 1 м3 воздуха. Если количество влаги достигло максимального значения, речь идет о насыщенном воздухе. При температуре 0C паров в нем будет меньше, чем при +30C.
Относительный показатель высчитывают, как отношение абсолютного значения к конкретному количеству воды, которое воздух содержит при определенной температуре. Если абсолютная влажность измеряется в граммах, то относительная – в процентах. К примеру, показатель 70% свидетельствует о том, что воздух насыщен парами именно на столько процентов – это максимально возможный уровень при конкретной температуре.
Человек комфортно себя чувствует при влажности 40-60%. Если показатель ниже, кажется, что воздух холоднее. И, наоборот, при 70- и 80-процентном уровне ощущается тепло, хотя на самом деле температура значительно меньше.
Относительный показатель дает информацию о конкретном температурном режиме, выражает долю водяного пара, содержащегося в воздухе, тогда как абсолютный – многое говорит о состоянии и специфике воздушной массы (измеряется в граммах).
Влажности – показатель, важный и для человека, и для живых организмов. К примеру, низкий уровень относительной влажности негативно сказывается на состоянии растений и животных. Испарение при этом ускоряется. Высокие показатели провоцируют перегрев живых организмов, затрудняют испарение влаги из воздуха. Уровень относительной влажности определяют гигрометром.
Облака в атмосфере
Вода встречается в атмосфере в 3 разных состояниях:
- В газообразном – водяной пар;
- В жидком – осадки дождя;
- В твердом – лед, снег.
Чтобы на небе появились облака, водяной пар должен конденсироваться. Как только влажность приблизится к абсолютной величине, пар превратится в дождь. Только при таком условии возможен переход из одного агрегатного состояния в другое. Это свойственно теплым климатам, тогда как в холоде вода не выпадает в виде дождя, а сразу же становится снегом или льдом. Водяной пар кристаллизуется – это называется сублимацией. Как и конденсация, это явление и есть первопричина образования осадков.
Облака же появляются, когда водяной пар на метровой и километровой высоте начинает конденсироваться. Изначально в них есть определенное количество воды. Хотя вес их – небольшой. Так кажется тем, кто не знаком с реальными показателями. Обычное облако – десятки км3. В них может быть сотня тонн воды! Воздушные потоки перемещают эти громадные «туши» с места на место. В ходе таких передвижений тепло и влага перераспределяются.
Форма у облаков может быть разной. Она формируется с учетом:
- Высоты, на которой располагаются воздушные массы;
- Скорости, с которой дует ветер;
- Уровня влажности воздуха.
Облака, которые имеют схожий внешний вид, делятся на слоистые, кучевые, перистые. В каждой из групп есть подвиды. Например, слоисто-кучевые или слоисто-дождевые.
Цвет облаков определяется объемом содержащегося водяного пара. Когда его много, речь идет о тучах. Для них характерен черный и темно-фиолетовый цвет, они перенасыщены паром.
Облака появляются на небе в разном количестве и на разной высоте. Для удобства, метеорологи используют такой термин, как облачность. Показатель имеет балльное выражение (шкала от 1 до 10) и показывает, как сильно небо покрыто облаками. Если сильно, то, скорее всего, выпадут осадки. О возможном дожде и снеге сигнализируют высокослоистые, кучево- и слоисто-дождевые облака.
Теплый и холодный воздух «сражаются» за то, чтобы занять больше свободного места. В том месте, где происходит их «сходка», образуется много гряд облаков. Процесс взаимодействия воздушных масс разной температуры называется конвергенцией. Какой будет форма облаков, зависит от скорости восходящих потоков воздуха. Если они медленные, образуются слоистые облака, если быстрые – кучевые.
Одним из общепринятых способов для классификации облаков выступает такой критерий, как высота их расположения. Согласно нему выделяют 4 яруса, на которых может наблюдаться облачность:
- Верхний ярус. Здесь располагаются исключительно перистые, перисто-слоистые и перисто-кучевые облака;
- Средний ярус – местоположение высоко-кучевых и высоко-слоистых воздушных образований;
- Нижний ярус. На этом уровне скапливаются слоистые, слоисто-дождевые и слоисто-кучевые облака;
- Вертикальное развитие. К данной группе относятся, в основном, кучевые облака.
Облачный покров, окутывающий планету Земля, обширен. Больше половины небо не видно за этими белыми «сгустками». И это только усредненное значение.