Дэннис Пегин - Понять небо

Абсолютная влажность изменяется от 1/10000 до 1/40 в зависимости от испарений и температуры.

Относительная влажность измеряется в процентах как отношение фактического количества водяных паров в воздухе к максимально возможному при данной температуре. Относительная влажность дается в процентах и изменяется от нуля для теплого, сухого воздуха, до 100 % для насыщенного.

Мы должны понимать, что в теплом воздухе может раствориться больше водяных паров, чем в холодном. Следовательно, теплый воздух будет иметь более низкую относительную влажность, чем холодный при одинаковой абсолютной влажности. Мы можем увеличить относительную влажность данного объема воздуха путем его охлаждения. Если воздух достаточно остыл и его относительная влажность приближается к 100 % или насыщен, то начинают формироваться облака. Эта температура насыщения есть точка росы, о чем говорилось выше. Мы рассмотрим процесс облакообразования в главе 3 .

Холодный воздух зимой всегда более близок к насыщению, чем летом, потому что он может растворить меньшее количество паров. Этот факт — плохая новость для пилотов, потому что, в основном, зимой большее количество облаков, более быстрое выпадение осадков и более низкая база облаков, потому что холодному воздуху нужен меньший подъем для насыщения. Когда мы согреваем холодный воздух в нашем доме зимой, мы уменьшаем относительную влажность и нам кажется, что воздух зимой более сухой. В данном случае изменяется относительная влажность, а не абсолютная.

УДИВИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ВОДЫ

Вода может быть в трех формах: твердой, жидкой и газообразной. Есть некоторые уникальные свойства, которые отводят ей специальную роль в формировании погоды (рис. 10).

Рис. 10. Свойства воды

Для начала вода имеет высокую теплоемкость. Вода может поглощать солнечную радиацию без существенного увеличения температуры. Следовательно, вода днем прохладнее, чем земная поверхность, а ночью теплее, так как медленнее отдает полученное за день тепло. Ночью, медленно отдавая тепло, вода согревает воздух, что приводит к его нестабильности на побережье. Нагретая вода может согревать холодный зимний воздух, что приводит к "водной термичности", которую мы рассмотрим в главе 9 . Результат эффекта смягчения температуры водой заключается в том, что зимой в непосредственной близости от воды воздух согревается, а летом охлаждается.

Это заметно в Англии и Франции, а также на территориях в высоких широтах, таких как штат Нью-Йорк, Онтарио, Британская Колумбия, где растут фруктовые сады и виноградники. Но следующее свойство воды еще важнее для нашего климата. Вода имеет уникальное свойство — замерзая, расширяться, что делает лед более легким, чем жидкость. Лед плавает. Как результат, только относительно тонкие ледяные поля покрывают открытые водоемы. Эти поля могут легко таять с поглощением тепла из окружающей среды. Если бы лед не плавал, он мог бы постепенно собираться на дне водоемов до полного их оледенения. Они медленно таяли бы в течении лета и понизили бы температуру по всему миру, во всяком случае, в районах с умеренным климатом точно.

Следующее свойство воды — это ее относительная легкость в газообразном состоянии. Вес водяных паров составляет только около 5/8 от веса сухого воздуха (два атома кислорода и один кислорода сравнимы с двумя азота или с двумя кислорода). В результате влажный воздух поднимается над сухим. Это свойство важно для прогрессирования термической и грозовой деятельности.

СКРЫТОЕ ТЕПЛО

Последнее свойство воды мы будем называть "скрытым теплом". Это тепло "прячется" в пары воды во время процесса испарения и проявляется позднее, при конденсации.

Процессы выделения тепла при конденсации и абсорбирование тепла в процессе парообразования очень важны для формирования облаков и термической активности. Источником скрытого тепла обычно является воздух, в котором содержатся водяные пары. Воздух более насыщенный парами имеет тенденцию быть более холодным и более стабильным, например, над водоемами.

ИТОГИ

В этой главе мы расширили свои знания по составу и свойствам атмосферы. Мы выделили каждый аспект, но реально все это действует совместно и неотделимо друг от друга. Состояние воздуха: его температура, давление, влажность и все другие составляющие, а также изменение солнечной активности и силы гравитации Земли определяют погоду во всех регионах планеты.