Конденсация и сублимация в атмосфере и на земной поверхности. Ядра конденсации. Роса, иней, изморось, жидкий и твердый налеты

Испарение и испаряемость. Суточный и годовой ход влажности воздуха. Изменение влажности с высотой.

Испарение. Вода попадает в атмосферу в результате процесса испарения, заключающегося в преодолении быстро движущимися молекулами воды сил сцепления, в отрыве их от поверхности воды и переходе в атмосферу. Чем выше температура испаряющей поверхности, тем быстрее движение молекул и тем большее число их попадает в атмосферу. Встречая сопротивление воздуха, часть молекул возвращается обратно на испаряющую поверхность. Этому способствует уже содержащийся в воздухе водяной пар. При насыщении воздуха водяным паром процесс испарения прекращается[1].

Скорость испарения зависит от дефицита влажности (Е — е) и от скорости ветра. Эта за­висимость выражается формулой:

W исп. = (Е — e) · f(u) (законДальтона),

f(и) — эмпирически установленный «ветровой фактор», имеющий, по данным разных исследователей, величину от 0, 5 до 1.

В случае отсутствия достаточного количества влаги на поверхности испарение с неё не может быть большим даже при высокой температуре и огромном дефиците влажности. Возможное же испарение — так называемая испаряемость — в этом случае очень велико. Над водной поверхностью испарение и испаряемость совпадают.

Влажность воздуха постоянно изменяется в связи с изменением температуры испа­ряющей поверхности и воздуха, интенсивности испарения и конденсации, переноса влаги в атмосфере.

Суточный ход абсолютной влажности воздуха бывает простым и двойным. Первый совпадает с суточным ходом температуры, имеет один максимум и один минимум и характерен для мест с достаточным количеством влаги. Его можно наблюдать всегда над Океаном, а зимой и осенью — над сушей. Двойной ход имеет два максимума и два минимума и характерен для суши.

Годовой ход абсолютной влажности соответствует годовому ходу температуры. Ле­том абсолютная влажность наибольшая, зимой наименьшая, например: в Москве наи­меньшая абсолютная влажность - в январе (2, 0мм), наибольшая - в июле (11, 7 мм).

Распределение влажности воздуха у земной поверхности в основном зонально. Абсо­лютная влажность в общем убывает от экватора к полюсам от 18 - 20 до 1 - 2 мм.

Конденсация и сублимация в атмосфере и на земной поверхности. Ядра конденсации. Роса, иней, изморось, жидкий и твердый налеты

В воздухе, насыщенном водяным паром, в результате понижения температуры до точки росы или увеличения количества водяного пара возникает конденсация. При температуре ниже 0°С водяной пар может, минуя жидкое состояние, перейти в твердое. Этот процесс называется сублимацией.

В совершенно чистом воздухе конденсация и сублимация не происходят даже при большом перенасыщении его водяным паром. Присутствие ядер конденсации (пыль, дым, соль и др.) вызывает быстрое осаждение на них влаги.

Когда воздух охлаждается от подстилающей поверхности, достигая точки росы, в нем происходит конденсация водяного пара. На поверхность в зависимости от температуры и условий конденсации оседают роса, иней, жидкий и твердый налет, изморозь, гололед.

Роса — мельчайшие капельки воды, часто, сливающиеся. Появляется она ночью на по­верхности, охладившейся в результате излучения тепла. В умеренной зоне за ночь роса дает 0, 1 - 0, 3 мм, а за год— 10 - 50 ммвлаги.

Иней — твердый, белый осадок. Образуется он в тех же условиях, что и роса, но при температуре ниже 0°С.

Жидкий и твердый налет — тонкая водяная или ледяная пленка на вертикальных поверх­ностях стен, столбов и т. п., возникающая при смене холодной погоды тёплой в результате со­прикосновения влажного и теплого воздуха с охлажденной поверхностью.

Изморозь — ледяные кристаллы (кристаллическая изморозь) или рыхлый лёд (зернистая изморозь), нарастающий с наветренной стороны предметов (на ветвях деревьев, проводах и т. п.). Кристаллическая изморозь легко осыпается, зернистая — обладает большей прочностью и достигает мощности многих сантиметров. Изморозь оседает из воздуха, насыщенного влагой, при температуре ниже -15°С.

23. Дымка, туман, мгла и условия их образования. Географическое распреде­ление туманов.

Если помутнение воздуха невелико, оно называется дымкой. Помутняющие частицы при этом являются микроскопическими капельками и пылинками; но при очень низких температурах это также мельчайшие кристаллики. Такого рода помутнение может наблюдаться на высоких уровнях, придавая небесному своду белесоватость; в таких случаях дымка является зачаточной стадией облаков.
Но обычно дымка наблюдается и у земной поверхности, распространяясь от нее на более или менее значительную высоту вверх. При этом дымка ослабляет краски ландшафта и уменьшает дальность видимости, т. е. расстояние, на котором различимы очертания предметов.

При более крупных продуктах конденсации и при большей их концентрации у земной поверхности дальность видимости может стать менее одного километра. В таких случаях говорят уже не о дымке, а о тумане. Словом «туман» называют как само скопление помутняющих продуктов конденсации (капелек, кристалликов или тех и других) у земной поверхности, так и связанное с ним сильное помутнение воздуха. При густом тумане дальность видимости может уменьшиться до немногих десятков метров, даже до немногих метров.
При положительных температурах туман, конечно, будет состоять из капелек. Но и при не слишком низких отрицательных температурах он также состоит из капелек, уже переохлажденных.

Если сильное помутнение вызвано не продуктами конденсации, а содержанием в воздухе большого количества твердых коллоидных частиц, явление носит название мглы. Мгла особенно часто наблюдается в результате эрозии почвы и пыльных бурь в пустынных и степных районах, а также в результате задымления воздуха при лесных пожарах и над промышленными городами. При этом относительная влажность может быть очень невелика; это уже указывает, что помутнение отлично от тумана. Дальность видимости при сильной мгле может уменьшаться так же значительно, как и при тумане.