Главная

Материки

Географические открытия

Природа Земли

Календарь

Словари. Справочники

Воронежская область

Конденсация и сублимация

Конденсация – переход воды из парообразного в жидкое состояние при понижении температуры до точки росы.

Сублимация – переход водяного пара при температуре ниже 0?С минуя жидкое состояние в твердое (ледяные кристаллы).

Конденсация и сублимация водяного пара происходят на земной поверхности и на поверхности различных предметов, а также в воздухе при наличии ядер конденсации.

Продукты конденсации и сублимации. При достижении точки росы, охлаждающегося от земной поверхности воздуха, на холодной поверхности образуются роса (мелкие капельки), иней (мелкие ледяные кристаллы), жидкий или твердый налет, изморозь (рыхлые белые кристаллы).

В приземных слоях воздуха при конденсации и сублимации водяного пара образуются дымка и туманы.

Туман – взвешенные в воздухе капли воды и (или) кристаллы льда, понижающие горизонтальную видимость до 1 км. Менее потная, чем туман, совокупность капель и кристаллов, при которой горизонтальная видимость более 1 км, называется дымкой. Кроме того, размеры капель при дымке меньше, что тоже влияет на видимость. Туман и дымка – результат конденсации и сублимации водяного пара в приземном слое атмосферы. От тумана и дымки следует отличать мглу – помутнение нижних слоев атмосферы за счет взвешенных в воздухе частиц пыли, гари и дыма при лесных и торфяных пожарах (своеобразный «сухой туман»). Туман и дымка могут возникать как при положительной, так и при отрицательной температуре воздуха, если достигается точка росы и в воздухе есть ядра конденсации. При образовании туманов главной причиной насыщения воздуха является охлаждение его от земной поверхности, а не адиабатическое понижение температуры.

туман

Система знаний о туманах (по Е.М. Зубащенко)

По условиям образования различают туманы охлаждения (радиационные и адвективные), туманы испарения и городские. Радиационные туманы бывают низкими (поземными) и высокими. Низкие туманы образуются в результате радиационного охлаждения подстилающей поверхности, а от нее и воздуха. Их возникновению способствуют те же условия, которые вызывают росу и иней. Они возникают чаще летними ночами, распространены пятнами над низинами и водоемами, имеют мощность десятки, реже сотни метров, днем обычно рассеиваются.

Высокие радиационные туманы (до высоты нескольких сотен метров) возникают при устойчивой антициклональной погоде поздней осенью и зимой, когда охлаждение воздуха происходит постепенно и не только ночью, но и днем. Такие туманы развиваются сверху: под слоем инверсии скапливаются водяной пар и разные примеси, вследствие чего создаются благоприятные условия для его конденсации в виде слоистых облаков. Затем этот облачный слой опускается ниже, к земной поверхности, где и переходит в туман. Высокие радиационные туманы охватывают большие пространства и лучше сохраняются в течение нескольких суток, ослабевая днем и снова усиливаясь ночью.

Адвективные туманы (туманы перемещения) образуются при движении теплого воздуха над холодной поверхностью. Они охватывают большие пространства, простираются до высот нескольких сотен метров, обычно продолжительны и существуют даже при сильных ветрах. Таковы туманы на западе материков умеренного пояса зимой, куда поступает теплый и влажный морской воздух, а также в Арктике летом, когда на охлажденную поверхность воды и льда перемещается теплый воздух с юга.

Похожи на них по условиям формирования туманы смешения в местах встречи теплых и холодных морских течений и воздушных масс над ними. Таковы морские туманы, наблюдающиеся в течение всего года, но особенно часто в начале лета при наибольшем температурном контрасте течений, например в районе острова Ньюфаундленд при встрече Гольфстрима и Лабрадорского течения.

Туманы испарения возникают в тех случаях, когда температура поверхности воды выше температуры воздуха. При этом испаряющаяся влага поступает в холодный воздух и конденсируется. Эти туманы характерны зимой над незамерзающими морями, особенно над теплыми течениями, над полыньями на реках и озерах.

Городские туманы свойственны крупным городам, где в воздух выбрасывается большое количество отходов промышленного производства, служащих ядрами конденсации. Такие туманы, смешанные с дымом и выхлопными газами автотранспорта, называют смогами. Они особенно опасны в городах, расположенных в низинах.

Наибольшее в году число дней с туманами (около 80) отмечается в Арктике, а также в местах встречи теплых и холодных течений.

Люди научились искусственно создавать туманы для защиты ценных растений от заморозков или рассеивать их. Рассеивание туманов, затрудняющих взлет и посадку самолетов, осуществляется с помощью распыления хладореагентов, например «сухого льда» (твердого СО₂). В результате быстрого испарения он сильно охлаждает окружающий воздух, образуются ледяные кристаллы, которые выпадают в виде осадков на землю, «раскрывая» аэропорты.

Причины образования тумана и дымки:

радиационная – охлаждение воздуха от подстилающей поверхности;
адвективная – вторжение теплого влажного воздуха на холодную поверхность;
смешение двух масс воздуха с различной температурой;
испарения осенью над еще теплой водной поверхностью;
из-за антропогенного засорения воздуха пылью, аэрозолями.

Облака

При конденсации и сублимации водяного пара на больших высотах в свободной атмосфере образуются облака. От тумана они отличаются положением в атмосфере, строением и разнообразием форм.

Возникновение облаков связано с адиабатическим охлаждением воздуха. Уровень, на котором поднимающийся воздух достигает точки росы, называется уровнем конденсации. Выше этого уровня начинается конденсация водяного пара и происходит образование облаков.


кучевые облака	перистые облака

Нижняя граница облаков практически совпадает с уровнем конденсации. Верхняя граница облаков определяется границей распространения восходящих токов воздуха, т.е. слоем инверсии температур.

На большой высоте, где температура поднимающегося воздуха становится ниже 0?С, в облаках появляются ледяные кристаллики. Кристаллики могут существовать вместе с каплями, поэтому наблюдаются мощные слои водно-ледниковых облаков.

Облака делят на:

- водяные – состоящие из капелек воды;

- ледяные – состоят их кристаллического льда;

- смешанные – содержащие одновременно капельки воды и кристаллики льда.

В теплое время года водяные облака образуются главным образом в нижних слоях тропосферы, смешанные в средних, ледяные в верхних.

По международной классификации облака разделяют по высоте расположения и внешнему виду.

По высоте облака делятся на четыре семейства:

I. облака верхнего яруса, находящиеся на высотах выше 6000 м (CH);
II. облака среднего яруса, находящиеся на высоте от 2000 до 6000 м (CM);
III. облака нижнего яруса, находящиеся ниже 2000 м (CL);
IV. облака вертикального развития. Основания этих облаков находится на уровне нижнего яруса, а вершины могут достигать положения облаков верхнего яруса.

По внешнему виду облака делят на 10 родов. Рода распределяются по семействам следующим образом:

Верхний ярус:

Перистые Cirrus (Ci) – выглядят как отдельные нити, гряды или полосы волокнистой структуры;
Перисто-кучевые Cirrocumulus (Cc) – гряды или пласты, имеющие структуру из очень мелких хлопьев, шариков, завитков (барашков);
Перисто-слоистые Cirrostratus (Cs) – тонкая прозрачная белесоватая вуаль частично или полностью закрывающая небосвод.

Все облака верхнего яруса ледяные.

Средний ярус:

Высококучевые Altocumulus (Ac) – облачные пласты или гряды белого или серого цвета. Состоят из мельчайших капелек воды.
Высоко-слоистые Altostratus (As) – могут проникать и в верхний ярус, имеют большую мощность, молочно-серый облачный покров целиком застилающий небо. Относятся к смешанным облакам. Дают слабые моросящие или в виде мелкого снега осадки.

Нижний ярус:

Слоисто-кучевые Stratocumulus (Sc) – гряды или слои из глыб и валов серого цвета. Водяные, дают слабые осадки в виде мороси, в переохлажденном виде не дают осадков;
Слоистые Stratus (St) – самые низкие облака в виде однородного серого цвета. Облака водяные, осадки из них выпадают в виде мороси, мелкого снега, крупы.
Слоисто-дождевые Nimbostratus (Ns) – бесформенные, серого цвета большой мощности. Облака смешанного типа дают обложные осадки.
Кучевые Cumulus (Cu) – плотные облачные клубы и кучи с резко очерченными контурами и почти горизонтальным основанием. Водяные, осадков не дают.

10. Кучево-дождевые Cumulonimbus (Cb) – мощные кучеобразные массы, очень сильно развитые по вертикали в виде гор и башен. Вершины их приплюснуты. В верхней части они ледяные, в нижней – водяные. Дают осадки ливневого характера, иногда с градом. С ними связаны грозы, поэтому их часто называют ливневыми или грозовыми.

oblak

Типы облаков и высота, на которой они образуются в средних широтах

Образование облаков возможно и вне тропосферы, но они изучены значительно меньше. Например, в стратосфере могут наблюдаться перламутровые облака, а в мезосфере – серебристые облака.

Облачность. Типы облаков. Суточный и годовой ход, распределения облаков

Облачность – это степень покрытия небосвода облаками. Она определяется в баллах от 0 до 10: 0 – чистое небо, 10 – сплошная облачность, 5 – половина неба покрыта облаками.

Типы облаков по происхождению

По происхождению облака бывают нескольких генетических типов. Различают облака внутримассовые, образующиеся внутри однородных воздушных масс и фронтальные – на границах взаимодействия двух отличных по свойствам воздушных масс.

А. Облака внутримассового происхождения. В результате конвекции, развивающейся при нагревании неоднородной поверхности в неустойчивых воздушных массах, возникают облака конвекции – кучевые облака. Чем интенсивнее конвекция, тем больше мощность кучевых облаков. Из них могут образовываться кучево-дождевые облака. По бокам облаков наблюдаются нисходящие токи. Наиболее развиты эти облака после полудня, а ночью исчезают.

В устойчивых воздушных массах (теплых) ведущим является турбулентный перенос водяного пара вверх и его адиабатическое охлаждение.

Б. Облака фронтального типа. Возникают при встрече теплых и холодных воздушных масс на атмосферном фронте. Теплый воздух поднимается по клину холодного. Медленное поднятие теплого воздуха приводит к его адиабатическому охлаждению и конденсации водяного пара. В результате возникает сложная облачная система, захватывающая все облачные ярусы. Самая мощная часть системы (высотой 5-6 км) находится вблизи фронта (слоисто-дождевые Ns).

Далее они сменяются высокослоистыми As, еще дальше – перисто-слоистыми Cs, перед которыми наблюдаются гряды перистых облаков Ci уже на расстоянии сотен км от фронта.

Слой инверсии задерживает этот перенос. Под инверсионным слоем происходит накопление водяного пара и его радиационное выхолаживание. Возникают облака волнистой структуры (слоистые, слоисто-кучевые, высоко-кучевые).

Суточный и годовой ход, распределения облаков

В суточном ходе на суше обнаруживается два максимума – ранним утром и после полудня. Утром понижение температуры увеличивает относительную влажность, появляются слоистые облака. После полудня в связи с развитием конвекции появляются кучевые облака. Летний дневной максимум сильнее утреннего. Зимой преобладают слоистые облака, максимум облачности приходится на утренние и ночные часы. Над океаном суточный ход облачности обратен её ходу над сушей: максимум облачности приходится на ночь, минимум – на день (над водной поверхностью конвекция сильнее развивается ночью).

Годовой ход облачности очень разнообразен. В низких широтах облачность в течение года существенно не изменяется. Над континентами максимальное развитие облаков приходится на лето. Летний максимум облачности отмечается в области развития муссонов, а также над океаном в высоких широтах. Зональность в распределении облаков лучше выражена над океанами и в меньшей мере на суше. Минимумы облачности к 30? с. и ю.ш., и на полюсах, они связаны с областями опускания воздуха.

Облака играют важную роль в географической оболочке. Они переносят влагу, с ними связаны осадки. Облачный покров регулирует температуру нижних слоев воздуха.