Фрэнк Форрестер - Тысяча и один вопрос о погоде

91. Что такое парообразование? Парообразование — это процесс перехода жидкости в газообразное состояние. Продукт, который возникает в результате этого процесса, называется паром.

92. Как происходит испарение? В процессе испарения быстро движущиеся молекулы водяного пара отрываются от поверхности жидкости, чтобы присоединиться к другим прозрачным газам, входящим в состав воздуха. Первыми отрываются наиболее быстро движущиеся молекулы. Оставшиеся молекулы обладают меньшей энергией. Поэтому процесс испарения — это, в сущности, процесс охлаждения. Примером испарения может служить высыхание городской улицы после ливня. Испаряться могут жидкости, температуры которых выше точки замерзания.

93. Что такое конденсация? Количество водяного пара, которое может удерживаться в определенной порции воздуха, не превышает 4 % ее объема. Чем теплее воздух, тем больше пара способен он удерживать. И наоборот, чем он холоднее, тем меньше водяного пара может он вместить. Когда воздух охлаждается настолько, что содержащееся в нем количество водяного пара превышает предельно возможное, — происходит насыщение. Тогда водяной пар становится видимым и превращается в облака или туман. Этот процесс и называется конденсацией. Охлаждение не всегда является необходимым условием конденсации. Иногда избыток водяного пара появляется в определенном объеме воздуха, который и без того уже содержит полную порцию водяного пара. Тогда этот избыток водяного пара конденсируется в видимую влагу. Вспомните, например, пар, поднимающийся над чашкой горячего кофе.

94. Что такое тепло конденсации? Испарение в то же время является процессом охлаждения, так как в результате отрыва молекул водяного пара содержание тепла в жидкости уменьшается. Освобождающееся при конденсации тепло, или энергия, передается окружающему воздуху, так что содержание теплоты в нем увеличивается за счет добавления молекул воды. Тепло, высвобождающееся при обильной конденсации, часто становится источником огромной энергии, своего рода горючим для сильных штормов (например, ураганов).

95. Что такое выпадение осадков? Выпадение осадков — это скорее продукт процесса, нежели сам процесс. Этот «продукт» возникает в результате конденсации водяного пара, приводящей к выпадению на землю дождя, снега, изморози, града и т. д. Выпавшие осадки могут быть жидкими, замерзшими или частично замерзшими — в зависимости от того, в каком состоянии они попали на поверхность земли.

96. Что такое сублимация? Большинство твердых веществ могут превратиться в жидкость, если им сообщить достаточное количество тепла. Некоторые вещества, например, сухой лед или мускус, непосредственно переходят из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую стадию. Хорошо всем известная туалетная кам фара — превосходный пример такого перехода. Этот процесс и называется сублимацией. Что же такое сублимация в применении к погоде? Мы говорим, что Водяной пар сублимируется, в том случае, когда он, охлаждаясь, непосредственно превращается в твердое вещество, минуя стадию жидкости. Вспомните узоры мороза на оконном стекле.

97. Что такое точка росы? Точка росы — это температура, при которой происходит насыщение охлаждающегося воздуха. Когда эта температура достигнута, водяной пар переходит от невидимого состояния к конденсации в видимую влагу. Чем больше разница между температурой воздуха и точкой росы, тем суше воздух и тем меньше шансов на то, что произойдет конденсация. Когда же температура воздуха совпадает с точкой росы, образуются облака или туман.

98. Что такое влажность? Влажность — это мера содержания водяного пара в воздухе. Измерение влажности является способом выражения количества этого пара. Количество влаги, которое способен удержать данный объем воздуха, называется влагоемкостью. Для метеоролога чрезвычайно важно знать точную величину влагоемкости. Содержание влаги в воздухе интересует не только метеорологов; оно заботит, хотя и по другим причинам, домашнюю хозяйку, собирающуюся вешать белье, хирурга, который делает операцию и опасается, как бы у него не запотели очки, и склонных к потливости людей.

99. Что такое относительная влажность? Это отношение фактического количества водяного пара, которое содержится в воздухе при определенной температуре, к тому его количеству, которое могло бы содержаться в насыщенном воздухе при той же температуре. Обычно это отношение выражается в процентах. Когда количество водяного пара остается тем же, а температура увеличивается, относительная влажность уменьшается. Когда же температура понижается, то даже при неизменном количестве водяного пара в воздухе относительная влажность воздуха увеличивается. Вот почему одна и та же относительная влажность, скажем, 65 %, при температуре 30 °C вызывает иное ощущение, чем при температуре 7 °C. По той же причине зимой в суровых или засушливых пустынных районах мы стараемся создать в своих домах благоприятную для нас относительную влажность, нагревая сухой холодный воздух до комфортной температуры.

100. Всегда ли во время дождя относительная влажность равна 100 %? Нет. Дождь возникает при самых различных обстоятельствах. Например, нередко теплый влажный воздух может оказаться над слоем более холодного и сухого воздуха, прилегающим к земной поверхности. Дождь может, выпадая из теплых, достигших состояния насыщения слоев воздуха, встретить на своем пути к земной поверхности более холодный и сухой воздух. Величина же относительной влажности у поверхности отражает фактическое содержание влаги в нижнем слое воздуха, в который дождь просто вторгается сверху.

101. Может ли относительная влажность равняться 100 %, если дождя нет? Да. Это может наблюдаться при дымке или тумане, когда воздух уже. охладился до состояния насыщения, но в нем еще не возникли условия для образования осадков.

102. Почему ранним утром на траве появляется роса? В течение теплой ясной ночи, сменяющей теплый и ясный день (что типично для поздней весны или ранней осени), земля излучает тепло, накопленное ею за день, и при этом охлаждается. Если воздух достаточно теплый и влажный, в результате его охлаждения при соприкосновении с землей происходит конденсация водяного пара на различных предметах, например на листьях травы или цветах. Роса образуется; роса не выпадает из облаков.

103. Какие приборы служат для измерения влажности? Для измерения влажности чаще всего используются два прибора: психрометр и волосяной или пленочный гигрометр. Запись изменения значений влажности производится с помощью гигрографа. Как и контрольный воздушный термометр, эти приборы помещаются в специальную психрометрическую будку, для того чтобы получить контрольные значения влажности свободно циркулирующего внутри будки воздуха.