Тарасов Л.В. - Ветры и грозы в атмосфере Земли (1109048), страница 27

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 27)

2,3. Тумана 147 р, гла 80 60 40 Р~ 20 0 10 20Тз Тг30 Т~ 40 Т С а р, гпа 80 60 40 20 Р~ 0 10 20 30 Т, 40 Т,'С 0 Рис. 2.12 Второй случай поясняет рис. 2.12, б. В этом случае полагаем неизменной температуру воздуха (а значит, и водяного пара); обозначим ее Т,. В исходном состоянии парциальное давление (упругость) пара обозначим р,; следовательно, исходное состояние пара представляется точкой В иа рТ-плоскости. Предположим, упругость пара изотермически повышается, что связано с усилением процесса испарения. По достижении упругости р, изотерма пара пересека- 148 Глава 2.

Фозовые нереходы в атмосфере ет кривую испарения; значит, при парциальном давлении р, температура Т, оказывается точкой росы. При дальнейшем росте давления пар становится пересьпценным; его упругость оказывается больше упругости насыщенного пара при температуре Т, — и возникает туман, который называют туманом испарения. Это туман, появляющийся при изотермическом повышении парциального давления пара.

Примеры туманов охлаждения и испарения Разделив различные виды туманов на две группы — туманы охлаждения и туманы испарения, вернемся к отмеченным ранее пяти примерам. Первым пример Прилегающий к воде остывший за ночь утренний воздух имеет более низкую температуру, чем поверхность воды. Поэтому с теплой водной поверхности испаряется в холодный воздух дополнительное количество пара. В результате возникает туман иснарения. Второй пример В этом случае происходит испарение дополнительного количества пара в находящийся над льдом холодный воздух с относительно теплой поверхности открытой воды.

Как и в первом примере, мы имеем дело с туманом испарения. Третий пример В этом примере были отмечены два случая. Теплый воздух, нагревшийся в первом случае (зимой) над речной водой, а во втором случае (летом) над берегом моря, обогащается влагой, а затем охлаждается над заснеженным речным берегом или над поверхностью моря.

В обоих случаях возникает туман охлалсдения. Четвертый пример Теплые массы воздуха, обогатившиеся влагой, поднимаются вверх и сильно охлаждаются. Возникает туман охлалсдения, который опускается по склону горы обратно к морю. 2.3. Туманы 149 Пятый пример Вследствие перехода теплоты от нагретого слоя приповерхностного воздуха к быстро остывшей земной поверхности происходит охлаждение воздуха и возникает типичный туман охлазкдения. Некоторые уточнения Физический механизм образования тумана был описан выше лишь в самых общих чертах. В действительности он значительно сложнее. Во-первых, на возникновение и характер тумана влияет аэрозольный состав воздуха.

Во-вторых, разделение на туманы испарения и туманы охлаждения достаточно условно — это два крайних случая. Обычно процесс образования тумана включает в себя фактически как охлаждение воздуха, так и испарение в него дополнительного количества водяного пара. Взять хотя бы обсуждавшийся ранее утренний туман над мелководной бухтой или прудом.

Мы отнесли его к туманам испарения, поскольку в данном случае с поверхности относительно теплой воды испаряется в остывший воздух дополнительная масса пара. Однако нельзя забывать, что прежде чем остыть, прилегающий к воде слой воздуха был теплым и потому был обогащен влагой. Так что туман начал образовываться уже во время остывания воздуха и может рассматриваться как туман охлаждения. Достаточно сложен процесс возникновения и роста водяных капель, а также взаимодействия их друг с другом.

Любопытно, что в процессе формирования тумана относительная влажность воздуха понижается. Это связано с несколькими причинами: некоторым уменьшением абсолютной впажности за счет частичной конденсации пара, повышением упругости насыщенного пара над выпуклой водной поверхностью (поверхностью капли), повышением упругости насыщенного пара при увеличении температуры (обусловленным высвобождением теплоты парообразования при конденсации пара). Поэтому процесс формирования тумана, начавшись, развивается далее отнюдь не лавинообразно.

Он может довольно быстро прекратиться. Недаром, как уже отмечалось, в водяные капли тумана конденсируется не более 1 % массы водяного пара. Процесс образования тумана весьма чувствителен к степени пересышения и к концентрации ядер конденсации. Обе величины могут 150 Глава 2 Фазоаые переходы в атмосфере изменяться во времени и от одной точки пространства к другой.

Это приводит к соответствующим изменениям во времени и пространстве водности тумана. В результате туман приобретает подвижность — он может ползти, волноваться, клубиться. Цвет туманов Какого цвета туман? Легкая туманная дымка над морем имеет голубоватый цвет. Вспомним у М.Ю. Лермонтова: Белеет парус одинокий В тумане моря голубом... Туману действительно свойствен синеватый цвет. Правда, плотные туманы не голубые, а белые или, точнее, белесые. Городские жители практически никогда не видят голубых туманов.

Густые городские туманы могут походить на «белый войлок плотный». Они нередко имеют желтоватый оттенок, выглядят серыми, грязноватыми, Луна или солнце, наблюдаемые сквозь неплотный туман, кажутся красноватыми. Напомним чарующие пушкинские строки: Туман нал озером дымился, И красный месяц в облаках Тихонько по небу катился... Городские огни в тумане также выглядят красноватыми. У Ч.

Диккенса в «Приключениях Оливера Твиста» описана, например, такая сцена: «Ночь была очень темная, погода стояла плохая. Над рекой навис туман, сгущая красные отблески огней, которые горели на маленьких судах...» Цвет туман определяется световыми волнами, которые, рассеиваясь на каплях воды, попадают в глаз наблюдателя. Капли диаметром много больше микрометра практически одинаково рассеивают свет во всем интервале длин волн„воспринимаемых глазом. Этим объясняется молочно-белый и белесоватый цвет плотных туманов. Мелкие же капельки, диаметр которых меньше 1 мкм, рассеиваюпе преимущественно более короткие световые волны.

Поэтому не слишком плотные туманы, а тем более туманная дымка окрашены в голубоватые и синеватые тона. Поэтому также луна, солнце, городские огни, просвечивающие сквозь туман, выглядят красноватыми — вель 2.4. Образование об«акое и еинадение осадков 151 от них к нам в глаз попадают световые волны, не испытавшие рассеяния на каплях тумана, а потому сдвинутые в красную область спектра длин волн, Итак, казалось бы, все ясно. Сам туман выглядит белым или синеватым, а наблюдаемые сквозь него источники света приобретают красноватые оттенки.

Но в природе встречаются довольно неожиданные ситуации. Французский художник Каод Моне изобразил на своей картине «Чайки» чаек, мелькающих в тумане над Темзой на фоне здания лондонского Парламента. Туман на картине содержит красноватые, даже багровые тона. В свое время это вызывало удивление у зрителей, считавших, что туман не может быть красным.

Однако художник оказался прав: он рисовал вечерний туман, а такой туман и в самом деле может быть окрашен в красные тона. Это происходит вследствие рассеяния крупными каплями тумана красных лучей, приходящих от заходящего солнца. Как отмечалось, городские туманы нередко имеют желтоватые оттенки, выглядят серыми, грязными. Это можно объяснить сильной загрязненностью городского воздуха, присутствием в нем пыли и частичек сажи. Надо иметь в виду также, что химические соединения, отравляющие воздух городов, растворяясь в каплях тумана, могут окрашивать их в различные цветовые тона, в том числе желтоватые.

2.4. ОБРАЗОВАНИЕ ОБЛАКОВ И ВЫПАДЕНИЕ ОСАДКОВ Такая изменчивая картина облачного неба В толковом словаре В.И. Даля дано короткое и в то же время вполне точное определение облака: «Облако — туман в высоте». Как и туманы, облака представляют собой взвесь в атмосферном воздухе мелких и мельчайших водяных капель. Наряду с каплями воды в облаках могут находиться также маленькие кристаллы льда (о водно-ледяном составе облаков мы уже говорили в разд. 2.1).

При всем сходстве с туманом облако, однако, существенно отличается от него. Это ясно уже потому, что существуют десять форм тропосферных облаков, различающихся внешним видом и происхождением (см. разд. 1.1). Строго говоря, на туман похожи лишь 152 Глава 2. Фазавые лерелады в атмас4ере слоистые облака (напомним рис. 1.6, а). Что же касается облаков других форм, то они весьма отличаются от туманов не только по внешнему виду, но и по характеру процессов, связанные с их формированием. Формы облаков могут быть очень впечатляющими.

Характеристики

Список файлов книги