Вода в атмосфері. Хмари. Опади

Вологість повітря. В атмосфері завжди утримується певна кількість води, яка потрапляє туди в результаті випаровування з поверхні Світового океану, морів, озер, річок, боліт. Випаровує­ться вода з поверхні суші, із снігових покривів і льодовиків. Дуже багато води випаровують рослини. В окремих випадках з поверхні лісу випаровується води не менше, ніж з поверхні водойм. Вода, яка надійшла в атмосферу, визначає її вологість. Вміст водяної пари в атмосфері залежить від температури. Чим вища температура повітря, тим більше утримується в ньому вологи. На метеорологічних станціях вологість повітря визна­чають гідрометрами та психрометрами, а для запису змін вологості повітря використовують гігрограф.

Психрометр складається з двох абсолютно однакових термо­метрів. У одного термометра резервуар обгорнутий батистом і його кінчик опущений у склянку з дистильованою водою. З по­верхні батисту випаровується вода. А при випаровуванні погли­нається тепло, тому змочений термометр показуватиме темпера­туру нижчу, ніж сухий. Різниця в показаннях змоченого й сухо­го термометрів більша тоді, коли повітря сухіше, тому що випа­ровування прямо залежить від кількості водяної пари в атмос­фері. Якщо повітря насичене водяною парою, випаровування при­пиняється і обидва термометри показують однакову температуру.

Основна частина в гігрометрі — натягнута знежирена люд­ська волосина. Коли вологість повітря збільшується, волосина стає довшою, коли вологість зменшується, волосина скорочує­ться. Ця зміна передається стрілці, яка на циферблаті показує вологість повітря.

Кількість водяної пари, яка утримується в повітрі в даний момент при даній температурі, називають абсолютною вологістю; визначають її за допомогою психрометрів.

Для характеристики вологості повітря користуються понят­тям відносна вологість. Це відношення кількості водя­ної пари, яка утримується в повітрі в даний час, до тієї кількості, яку повинне утримувати повітря при насиченні. Коли повітря досягає насичення водяною парою, тоді величина відносної вологості становить 100%.

Відносна вологість повітря перебуває в зворотній залежності від температури: чим вища температура, тим нижча відносна вологість повітря. Тому протягом доби і року відносна вологість змінюється. Так, у найхолодніший місяць буде найвища відносна вологість, і в найтепліший — найнижча. У полярних країнах від­носна вологість велика, тому що температура повітря низька. У тропічних країнах, де спостерігаються найвищі температури, відносна вологість низька.

Що станеться з водяною парою в повітрі, якщо температура буде знижуватиметься? Відбудеться процес конденсації водяної пари, тобто перехід з газоподібного стану в рідкий, а в окремих випадках — у твердий (у кристалики льоду). Так утворюється в теплий період року роса. Охолоджуючись від поверхні землі, вологе повітря втрачає можливість утримувати в собі водяну пару. Вона починає конденсуватися, на траві й листі дерев утворюються крапельки роси. Особливо великі роси спостерігаються в серпні, коли настають прохолодні ночі.

При температурі поверхні землі нижче 0° утворюється іній. У морозну тиху погоду спостерігається цікаве явище, коли дерева, проводи та інші предмети вкриваються пухким нальотом кристаликів льоду. Це явище називають памороззю. Вона утворюється в холодний час при надходженні більш теплого по­вітря. Водяна пара, охолоджуючись, переходить у твердий стан, утворюються мільярди дрібнесеньких кристаликів льоду, які й осідають на різних предметах.

У приземних шарах атмосфери при конденсації водяної пари утворюється безліч дрібнесеньких краплинок води, які настіль­ки знижують видимість, що навіть яскраві предмети стають не­видимими. Таке явище називають туманом. Тумани частіше утворюються над низинами, болотами, у місцях з багатою рос­линністю, над річками. Часто бувають тумани і у великих містах. Дрібнесенькі краплинки води утворюються на крупинках пилу і на твердих часточках, що вилітають з труб фабрик і заводів. Нерідко ці часточки являють собою отруйні хімічні сполуки; вони негативно впливають на дихальну систему людини і отруюють її. Такі отруйні тумани називають смогом (смоги часто бувають у Лондоні та мегаполісах).

Хмари. Процес конденсації водяної пари в атмосфері зумов­лює утворення хмар, які складаються з дрібнесеньких крапли­нок води або кристаликів льоду. Краплини у хмарах настільки малі, що підтримуються в атмосфері навіть при невеликих ви­східних потоках повітря.

Форми хмар дуже різноманітні, тому для вивчення їх класи­фікують (об'єднують в окремі групи). У сучасній класифікації хмар беруть до уваги їх висоту і форму.

Основні типи хмар — перисті, шаруваті та купчасті. Крім того, часто зустрічаються в природі хмари перисто-шару­ваті, шарувато-дощові, шарувато-купчасті та ін.

Різноманітність форм хмар залежить від умов їх утворення. Так, купчасті хмари утворюються тільки в теплий період року при висхідних потоках повітря. Нагріваючись від поверхні зем­лі, повітря у вигляді струменів піднімається вгору, на висоті воно охолоджується, водяна пара починає конденсуватись, утво­рюються дрібнесенькі краплинки води, які підтримуються ви­східними потоками.

Хмари утворюють хмарність, під якою розуміють сту­пінь вкриття неба хмарами. Хмарність визначають за десяти­бальною шкалою (від 1 до 10 балів). Хмарність на Землі розподіляється зонально. Велика хмар­ність в екваторіальному поясі — понад 7 балів; у тропічному поясі вона різко знижується —до 1—2 балів. Наприклад, в Асуа­ні середня річна хмарність становить 0,4 бала. У помірних ши­ротах хмарність знову збільшується. Найбільша хмарність на берегах Білого моря. До полюсів хмарність дещо зменшується.

Опади. Під атмосферними опадами розуміють воду в твер­дому або рідкому стані, яка випала з хмар у вигляді дощу, сні­гу, граду або крупи.

Не кожна форма хмар виділяє опади. Тільки три типи хмар дають опади: високошаруваті, шарувато-дощові, купчасто-дощові. Ці хмари складаються з дрібнесень­ких краплинок води, кристаликів льоду і переохолодженої води. У них швидше збільшуються окремі елементи і під дією сили маси, переборюючи силу висхідних потоків, починають падати на землю у вигляді дощу або снігу.

Особливий вид опадів — крупа й град. Снігова крупа являє собою кулеподібні снігові грудочки діаметром від 2 до 5 мм, білого кольору, досить легкі. Вона утворюється, коли сні­жинки з верхніх частин хмари опускаються у шар хмар з вели­кою кількістю дрібнесеньких переохолоджених краплин, сполу­чаючись із якими сніжинки швидко ростуть і у вигляді грудочок падають на землю.

Град — особлива форма льодяних опадів, які випадають у теплий період року під час грози з купчасто-дощових хмар. Кожна градинка складається з непрозорої снігової серцевини — ядра, вкритого оболонками. Розмір градин коливається від горо­шини до величини куриного яйця. Град утворюється, коли льодя­на крупа потрапляє в потужний висхідний потік повітря і висо­ко піднімається, а потім падає на землю. Падаючи вниз і про­ходячи через хмари, вона вкривається льодяною кіркою. Град частіше спостерігається в гірських областях, ніж на рівнинах. Він завдає великої шкоди сільському господарству.

Для вимірювання кількості опадів користуються опадоміром. Головна його частина — відро, встановлене на стовпі так, що його верхній край знаходиться на висоті 2 м від поверхні землі. Відро міняють двічі на добу. Кількість опадів вимірюють за допомогою спеціальної вимірної склянки.

Розподіл опадів. Опади на поверхні Землі розподіляються нерівномірно. У пустині Атакама (Південна Америка) є містечко Ікіке, де, за багаторічними даними, за рік буває 1 мм опадів. Мало опадів у тропічних пустинях, наприклад у Лівійській пу­стіші (25—30 мм); слід мати на увазі, що 25 мм може випаруватися за один день. У СНГ найсухішим міс­цем вважають узбережжя Аральського моря, де кількість опа­дів за рік не перевищує 100 мм.

Коло підніжжя Гімалаїв у Черрапунджі опадів випадає що­року понад 12 000 мм, причому протягом року вони розподі­ляються нерівномірно (зимові місяці посушливі). 12 000 мм опа­дів випадає й на Гавайських островах, а на схилах гори Каме­рун в Африці — близько 10 000 мм.

У СНГ найбільше опадів буває на схилах гір в районі Батумі — понад 2 500 мм.

Кількість опадів залежить від температури повітря. Чим вища температура повітря, тим більше в ньому може міститися водяної пари. Цією причиною пояснюється мала кількість опа­дів у полярних областях.

Найбільше опадів в екваторіальній смузі — в середньому 1000—2000 мм. У повітрі екваторіальної смуги багато водяної пари. При низькому тиску створюються умови для висхідних по­токів. Піднімаючись угору, повітря охолоджується, водяна пара конденсується, утворюються купчасто-дощові хмари, з яких у вигляді злив випадають опади.

На північ і на південь від екваторіальної смуги, де протягом року зберігається підвищений тиск з низхідними потоками по­вітря, знаходяться сухі тропічні смуги, де опадів випадає менш як 250 мм. При низхідних потоках повітря нагрівається, тому немає умов для конденсації водяної пари. Крім того, в цій зоні дмуть пасати з більш високих широт у більш низькі, тобто маси повітря не охолоджуються, а нагріваються.

Від Сухої тропічної смуги на північ у північній півкулі і на південь у південній півкулі розміщені вологі смуги помірних широт. Кількість опадів там збільшується. В середньому за рік випадає 500 мм. У помірних широтах в північній півкулі пере­важають південно-західні вітри, а в південній півкулі — північ­но-західні. Ці потоки повітря дмуть з більш низьких широт у більш високі, внаслідок чого повітря охолоджується, водяна па­ра конденсується і утворюються хмари. Крім того, в помірних широтах відбувається зустріч холодних арктичних мас повітря з теплими тропічними. У місцях зустрічі утворюються величезні повітряні вихори, в яких повітря піднімається вгору і охоло­джується. Це також приводить до збільшення кількості опадів.

У полярних широтах кількість опадів знову зменшується (до 200 мм).

У межах поясів опади розподілені нерівномірно. Навітряні схили гір одержують більше опадів. Наприклад, на західних схилах Скандинавських гір випадає понад 1000 мм, а на схід­них— менш як 500 мм. Те саме спостерігається на Уралі та в інших гірських областях.

Запитання і завдання. 1. У яких областях земної кулі найсухіше повіт­ря? Чому? 2. Поспостерігайте за виникненням туманів. Поясніть, чому над низинами тумани спостерігаються частіше. 3. Навчіться визначати форми хмар. 4. З яких хмар випадають опади? 5. Яка обов'язкова умова утворення опа­дів? 6. Від чого залежить розподіл опадів? Наведіть приклади. 7. Поясніть, чому в екваторіальному поясі опадів менше, ніж у тропічному. 8. За картою опадів розкажіть, як розподіляються опади у вологих помірних поясах. 9. За матеріалами місцевої метеорологічної станції накресліть діаграму роз­поділу опадів за місяцями року. Ведіть спостереження за опадами.

Дата добавления: 2015-07-17