Вода в атмосфере
Вода в атмосфере содержится в виде молекул пара, капелек и кристалликов.
Влажность воздуха характеризуется содержанием водяного пара в г/м3 (абсолютная влажность) или упругостью водяного пара (фактическая упругость) в ммрт. ст. Количество водяного пара, которое может содержаться в воздухе при данной температуре, — максимальное влагосодержание (или максимальная упругость) водяного пара. Процентное отношение количества водяного пара, содержащегося в воздухе, к тому количеству, которое может содержаться при данной температуре, —
относительная влажность. Она показывает степень насыщения воздуха водяным паром.
Разность между максимальной и фактической упругостью водяного пара —
дефицит влажности. Температура, при которой находящийся в воздухе водяной пар насытит его и начнется конденсация, — точка росы. Чем выше температура воздуха, тем больше водяного пара он может содержать, тем выше точка росы.
Водяной пар поступает в атмосферу в результате процесса испарения с поверхности. Испарение зависит от температуры испаряющей поверхности и от относительной влажности воздуха. Насыщенный воздух не может вместить больше водяного пара, если температура его не повысится. При повышении температуры он удаляется от насыщения; при понижении, наоборот, в нем может начаться конденсация. Так происходит, например, летней ночью при ясной погоде, когда воздух, соприкасаясь с охладившейся поверхностью, оставляет на ней капельки росы. При отрицательной температуре выпадает иней. В воздухе, охлаждающемся от поверхности или от пришедшего холодного воздуха, образуется туман. Он состоит из мелких капелек или кристалликов, взвешенных в воздухе. В сильно загрязненном воздухе образуется густой туман с примесью дыма — смог.
Облака образуются при конденсации водяного пара в поднимающемся воздухе вследствие его охлаждения. Высота их образования зависит от температуры и относительной влажности воздуха. Когда воздух достигает высоты, на которой насыщение становится полным (100%), начинается конденсация и облакообразование. Если восходящий воздух встречает теплый слой (инверсия), подъем прекращается, воздух не достигает границы конденсации и облака не образуются.
Облака находятся в постоянном движении. Опускаясь ниже границы конденсации, они испаряются («тают»). Облака могут состоять из мелких капелек или кристалликов, но чаще всего они смешанные. По форме (по виду) различают облака перистые, слоистые и кучевые.
Перистые облака — облака верхнего яруса (выше 6000 м), полупрозрачные, ледяные. Осадки из них не выпадают.
Слоистые облака — среднего (от 2000 до 6000 м) и нижнего (ниже 2000 м) ярусов. В основном они и дают осадки, часто длительные, обложные.
Кучевые облака могут образовываться в нижнем ярусе и достигать очень большой высоты. Часто они имеют вид башен и состоят внизу из капелек, а вверху — из кристалликов. С ними связаны ливни, град, грозы. Кроме трех основных форм облаков, возникает много комбинированных, например перисто-слоистые, слоисто-кучевые, перисто-кучевые и т.д. Форма облаков объясняется их происхождением.
Облачный покров обычно состоит из разных облаков. Степень покрытия неба облаками — облачность измеряется в баллах. Полная облачность — 10 баллов. В среднем на Земле половина неба закрыта облаками. Наибольшая облачность там, где воздух поднимается, то есть в областях пониженного давления. Наименьшая облачность — в областях повышенного давления. Над океаном она больше, чем над сушей, так как над океаном в воздухе больше влаги. Абсолютный максимум облачности — над Северной Атлантикой (9 баллов), абсолютный минимум — над Антарктидой и над тропическими пустынями (0,2 балла).
Облачный покров задерживает солнечную радиацию, идущую к земной поверхности, отражает и рассеивает ее. Одновременно облака задерживают тепловое излучение от земной поверхности. Влияние облачности на климат очень велико.