Конденсация и сублимация

Влажность воздуха

Водяной пар обладает только ему прису­щим свойством, резко отличающим его от других газов атмо­сферы: его количественное содержание, или влажность воздуха, зависит от температуры воздушной массы. В 1 кг воздуха может содержаться при температуре 27 ⁰ С 23 г пара, при 0 ° - 4 г, при - 33°С - 0,2 г.В то время как при понижении температуры воздушной массы основные газы - кислород и азот только уплотняются, мо­лекулы их сближаются и замедляют движение, водяной пар выпа­дает, количество его уменьшается (в приведенном примере в 115 раз). Влажность воздуха характеризуется несколькими пока­зателями.

Абсолютная влажность - количество водяного пара в граммах, содержащегося в 1 м³ воздуха.

Абсолютная влажность повышается с ростом температуры воз­духа, поскольку чем теплее воздушная масса, тем больше она может содержать пара.

Относительная влажность - отношение в процентах фактического насыщения к максимально возможному при данной температуре. С охлаждением воздуха абсолютная влажность па­дает, поскольку уменьшается его влагоемкость. Температура, при которой воздух становится насыщенным, называется точкой росы. Дальнейшее охлаждение воздуха приводит к конденсации влаги. Относительная влажность зависит, конечно, и от абсолютной.

В среднем влажность воздуха, приходящего с океана, равна 80%. Если внутри материков она падает до 40%, осадки уже не образуются. Однако при подъеме воздушных масс по склонам гор температура их понижается, влажность повышается, достигает 100% и начинается конденсация.

Половина всей влаги тропосферы сосредоточена в нижнем полуторакилометровом слое. Большая часть второй половины не поднимается выше 5 км. В тропосфере одновременно содержится около 15 000 км³ воды; продолжительность пребывания воды в тропосфере составляет около 25 дней.

Конденсация - переход пара в капельно-жидкое состояние. Сублимация – переход влаги в твердое (снег, лед) состояние.

Для конденсации необходимы следующие два условия:

-понижение темпе­ратуры воздуха до точки росы;

-наличие ядер конденсации – микроскопических тел, на которых возможно оседание пара.

Конденсация и сублимация бывают и на поверхности Земли и местных предметов и в свободной атмосфере. В первом случае образуются роса или иней. На льду, снегу или в песках пустынь оседает слой влаги, участвующий в их водном балансе. При ад­векции теплого воздуха на охлажденную территорию на предметах (стенах, стволах и др.) оседает жидкий налет, а если температура ниже 0°, твердый.

В свободной атмосфере все осадки образуются при адиабати­ческом охлаждении воздуха. Этот процесс определяет важнейшие свойства погоды и климата - температуру, влажность, осадки.

Адиабатическое охлаждение происходит:

во-первых, в вертикальных восхо­дящих токах нагретого от земли воздуха; облака и осадки, обра­зующиеся в этом случае, называются внутримассовыми;

во-вторых, при подъеме воздуха на фронтах; облачность и осадки называются фронтальными;

в-третьих, при движении воздуха вверх по склонам; облач­ность и осадки, возникающие при этом, называются орографиче­скими.

Ядрами конденсации служат аэрозоли - твердые или жидкие частицы, взвешенные в воздухе. Около 30% их образуется из мор­ской воды (с океана в атмосферу ежегодно поднимается около 10¹⁰ т солей). Второй источник ядер конденсации – поверхность материков, которая поставляет аэрозоли как естественного, так и антропогенного происхождения.

Уровень конденсации.Известно, что адиабатически воздух охлаждается на каждые 100 м высоты примерно на 0, 6° С. Влажному и холодному воздуху достаточно подняться на 100 - 300 м, чтобы температура его достигла точки росы. Сухой и теплый воздух пус­тыни должен подняться на 5—6 км, чтобы охладиться до такой степени, при которой начнется конденсация немногочисленной в нем влаги.

Высота, на которой в процессе подъема воздуха происходит конденсация или сублимация влаги, называется уровнем конден­сации. Положение уровня конденсации зависит от температуры и влажности воз­духа, от географических условий и времени года. При фронталь­ном подъеме больших воздушных масс уровень конденсации всегда ниже, чем во внутримассовых конвекционных токах.