Вода в атмосфере — в помощь студенту

Отличительной особенностью воды от других составных элементов атмосферы Земли, является то, что ее содержание в атмосфере постоянно меняется.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

воды в атмосфере Земли зависит от:

  • — температуры воздуха,
  • — состояния испаряющей поверхности.

В арктических странах температура воздуха очень низкая, поэтому в атмосфере содержится очень малое, с трудом поддающееся измерению, количество воды – т.е. воздух является сухим. В жарких же странах, где процесс испарения идет очень интенсивно, наоборот, количество воды в атмосфере Земли может достигать 4% и воздух является очень влажным.

Парциальное давление (гПа) – давление отдельно взятого компонента в газовой смеси, в нашем случае, паров воды в атмосфере. Т.е., парциальное давление водяного пара – это давление, которое имел бы водяной пар, если бы он занимал объем, равный объему газовой смеси, в которой он находится (при той же температуре).

Газы всегда вытекают из области с высоким парциальным давлением в область с более низким давлением; и чем больше разница, тем быстрее поток.

При повышении температуры воздуха, процесс испарения становится все интенсивнее, в воздух поступает все большее количество молекул воды, и парциальное давление паров воды увеличивается.

Когда достигается равновесие между количеством молекул, покидающих воду и возвращающихся в нее, давление становится равновесным, а пар – насыщенным. При новом повышении температуры для поддержания насыщенности водяного пара, необходимо новое поступление молекул воды в воздух.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Основные категории земель в российской федерации - в помощь студенту

Оценим за полчаса!
  • Таким образом, чем выше температура воздуха, тем большее количество водяного пара может содержаться в воздухе и тем выше равновесное парциальное давление пара.

При понижении температуры воздуха начинается отток молекул воды из атмосферы Земли. Это происходит путем конденсации паров воды. Так, при охлаждении температуры воздуха, под утро выпадает роса, а если подморозит, то образуется иней.

Абсолютная влажность воздуха

Абсолютная влажность воздуха (г/м3) – масса водяного пара в граммах, содержащаяся в 1 куб. м. воздуха. Другими словами, это плотность водяного пара в воздухе.

Абсолютная влажность воздуха зависит от температурного режима и переноса (адвекции) влаги с океаническими массами воздуха. При одной и той же температуре воздух может поглотить вполне определенное количество водяного пара и достичь состояния полного насыщения.

Абсолютная влажность воздуха в состоянии его насыщения носит название влагоёмкости. Влагоемкость воздуха увеличивается с повышением температуры.

Зависимость количества водяного пара в насыщенном воздухе от температуры воздуха.

Вода в атмосфере - в помощь студенту

Упругость водяного пара

Упругость водяного пара в атмосфере — парциальное давление водяного пара, находящегося в воздухе; выражается в мбар или мм рт. ст. (по системе СИ — в гПа). Упругость водяного пара зависит от количества водяного пара в единице объёма и является одной из характеристик влажности воздуха.

Упругость водяного пара у земной поверхности может быть около нуля (в Антарктиде, зимой в Якутии, иногда в пустынях) и до 30—35 мбар вблизи экватора.

Упругость пара в полярных широтах зимой меньше 1 мбар (иногда лишь сотые доли мбар) и летом ниже 5 мбар; в тропиках же она возрастает до 30 мбар, а иногда и больше. В субтропических пустынях упругость водяного пара понижена до 5—10 мбар.

С высотой упругость пара быстро убывает — в 2 раза в нижних 1,5 км и почти до нуля на верхней границе тропосферы.

Максимальные значения упругости водяного пара и абсолютной влажности воздуха при различных температурах воздуха.

Температура воздуха, °С Максимальная упругость водяных паров Е, мм рт. ст. Максимальная абсолютная влажность воздуха fмакс, г/м3
— 25 0,47 0,55
— 20 0,77 0,88
— 15 1,24 1,38
— 10 1,95 2,14
— 5 3,01 3,24
0 4,58 4,84
5 6,54 6,84
10 9,21 9,4
15 12,79 12,8
20 17,54 17,3
25 23,76 23,0
30 31,82 30,3

Относительная влажность воздуха

Относительная влажность воздуха (%) – отношение фактически содержащегося в воздухе пара к максимально возможному (насыщенному) при данной температуре.

Например, если относительная влажность равна 100%, то можно сказать, что воздух максимально заполнен парами воды.

Если же относительная влажность воздуха равна 10%, то паров воды в атмосфере находится всего 10% от максимально возможного.

При низкой относительной влажности и высокой температуре воздух стремится к насыщению, поэтому процессы испарения воды идут очень интенсивно: быстро сохнет белье, высыхают лужи, испаряются реки и др. Человек легче переносит жару в условиях низкой относительной влажности воздуха, так как пот с поверхности тела испаряется очень быстро, тем самым принося ощущение прохлады.

Воздух в зависимости от насыщения водяными парами бывает:

  • сухой — до 55%,
  • умеренно сухой — от 56 до 70%,
  • умеренно влажный — от 71 до 85%,
  • очень влажный — выше 86%.

Влияние влажности воздуха на организм человека:

Сухой воздух :

  • Вызывает усиленное испарение влаги с кожи, растений и предметов мебели.
  • Сухая слизистая носа – причина частых насморков и ОРЗ.
  • Кожа стареет и теряет эластичность, что влияет на обмен веществ.

Повышенная влажность:

  • При высокой температуре способствует перегреванию организма, а при низкой — переохлаждению.
  • Так как вода лучше проводит тепло, чем воздух, нам холоднее при высокой влажности, чем при низкой.

Вода в атмосфере - в помощь студентуВода в природе находится в постоянном движении. С поверхности земли, морей, рек, озер и океанов она испаряется в атмосферу. С поверхности океанов ежегодно испаряется 5,05·108 Мт, а с поверхности материков 0,72·108 Мт воды. В атмосфере вода переносится над поверхностью земли воздушными массами, конденсируется и возвращается на землю в виде осадков. Часть вернувшейся воды впитывается в землю, часть вновь испаряется, часть попадает в реки и течет к океану, чтобы в конце концов испариться с его поверхности в атмосферу Земли. Этот процесс называется гидрологическим циклом.

В гидрологическом цикле участвует около 12-14 тыс. км3 воды. Если равномерно распределить всю эту воду по поверхности земного шара, то получится слой толщиной 25 мм.

В целом для земного шара характерно равенство объемов осадков и испарения, по 577,1 тыс. км3/год, однако как выпадение осадков, так и испарение между сушей и океанами распределено неравномерно.

На сушу в виде осадков ежегодно выпадает 119,1 тыс. км3 воды. Из них 72,3 км3 воды обратно испаряется в атмосферу Земли, а оставшиеся 46,8 км3 – стекают в океан. Т.е.

, над сушей количество воды, выпадающей в виде осадков, больше, чем количество испаряющейся воды.

Над поверхностью океанов мы наблюдаем обратную картину: количество испаряющейся воды больше количества осадков за счет тех самых 46,8 км3 воды, которые стекают в океан с суши.

Таким образом, благодаря гидрологическому циклу и постоянной циркуляции воды в природе, осадков на Земле выпадает в 40 раз больше, чем содержится водяного пара в атмосфере.

Таблица 1. Составляющие годового водного баланса океана, суши и всей Земли

Элементы водного баланса Объем, тыс.км3/год Слой,
мм/год
%
Земной шар (площадь — 510·106 км2)
Осадки 577,1 1130 100
Испарение 577,1 1130 100
Суша (площадь — 149·106 км2)
Осадки 119,1 800 100
Сток 46,8 315 39,3
Испарение 72,3 485 60,7
Мировой океан (площадь — 361·106 км2)
Осадки 485 1270 90,7
Сток 46,8 130 9,3
Испарение 504,8 1400 100

Ежегодно на Земле происходит около 45 циклов «испарение-осадки». «Время жизни» водяного пара в атмосфере составляет 8-10 суток, что намного меньше других составляющих атмосферы. К примеру, время жизни углекислого газа в атмосфере Земли 3-5 лет, а кислорода – около 3-4 тысяч лет.

Короткое время жизни водяного пара в атмосфере не мешает ему переноситься воздушными массами от места испарения до места выпадения в виде осадков на огромные расстояния. Скорость зонального переноса водяного пара (перенос по широте) составляет в среднем 220 км/сут. За один оборот вокруг Земли водяной пар сменяется в среднем 13,5 раз.

Водяной пар (вода) в атмосфере Земли играет очень важную роль:

— определяя погодные условия (в процессе гидрологического цикла);

— участвуя в энергетических процессах (На землю в виде осадков ежегодно выпадает в среднем 577 тысяч куб. км воды. На испарение такого колоссального количества воды затрачивается 25% солнечной энергии, поступающей на Землю (в количественном выражении это составляет 1024 Дж/год). Это тепло при конденсации пара возвращается в атмосферу в форме «скрытого тепла конденсации».);

— являясь важнейшим фактором парникового эффекта (благодаря водяному пару в атмосфере температура у поверхности земли на 20°С выше, чем была бы при его отсутствии);

— формируя тепловой режим земной поверхности и атмосферы путем активного поглощения инфракрасного излучения (поглощая тепловое излучение Земли, водяной пар не дает ему уйти в окружающее космическое пространство и препятствует охлаждению земного шара, т.е. водяной пар в атмосфере выступает в роли теплоизолирующей оболочки планеты.)

Это была статья «Вода в атмосфере Земли и гидрологический цикл.«.

Статьи по теме «Атмосфера Земли»:

Источник: https://wonderful-planet.ru/atmosfera/97-atmosfera-zemli-9/

Система получения пресной воды из атмосферного воздуха

Вода в атмосфере - в помощь студенту

Самое первое предположение – ось каналов не совпадала с радиальным направлением. Имелся небольшой угол между осью канала и радиусом свода, то есть, струи были тангенциальными (Рис. 2). Строители использовали очень малые углы тангенциальности . Вероятно, поэтому технологический секрет инженеров древности остаётся неразгаданным и по сей день.

Использование струй малой тангенциальности с доведением их числа до бесконечности открывает новые возможности в вихревых технологиях. Только не надо при этом воображать себя первопроходцами.

Инженеры в древности довели эту технологию до совершенства.

Высота здания колодца, включая его вкопанную часть, составляла 6 — 8 метров при диаметре здания в основании не более 6 метров, но в колодце возникало и устойчиво работало вихревое движение воздуха. 

Охлаждающий эффект вихря использовался с очень высоким КПД. Конусная груда камней действительно исполняла роль конденсатора. Ниспадающий «холодный» осевой поток вихря отнимал тепло камней, охлаждал их.

Водяной пар, содержащийся в ничтожных количествах в каждом удельном объёме воздуха, конденсировался на поверхностях камней. Таким образом, в углублении колодца шёл постоянный процесс накопления воды.

«Горячий» периферийный поток вихря выбрасывался наружу через входные проёмы лестничных спусков в колодец (Рис. 3). Только этим можно объяснить наличие сразу нескольких спусков внутрь колодца. Благодаря большой инерционности вращения вихревого образования, колодец работал круглосуточно.

При этом каких-либо других видов энергии, кроме солнечной, использовано быть не может. Вода добывалась и днём, и ночью.

Вполне возможно, что ночью колодец работал даже интенсивнее, чем днём, поскольку температура воздуха пустыни после захода солнца падает на 30…40єС, что сказывается на его плотности и влажности.

В результате проведённых экспериментов омским изобретателем было найдено комплексное технологическое решение. Изобретенная им установка по извлечению влаги из атмосферного воздуха, помимо основной своей задачи, позволяет удалить из воздуха частицы пыли, даже самой мельчайшей фракции. 

Метод позволяет сконденсировать всю газообразную влагу, присутствующую в воздушном потоке, достигая температуры конденсации и каплеобразования, исключительно газодинамическим способом без применения хладагента.

Технологическое решение состоит из двух ступеней. При прохождении воздуха через первую ступень создается интенсивно-закрученное течение с целью разделения частиц пыли и воздуха с последующим осаждением пыли в бункере. Во второй ступени чтобы с достаточной эффективностью сконденсировать влагу воздух необходимо охладить. 

Итак, весь объём поступающего воздуха в градиентном сепараторе интенсивно закручивается, и в конфузорной части градиентного сепаратора происходит его расслоение и разделение на основные две составляющие зоны – центральную и периферийную.

Так как, в поперечном сечении закрученного потока разряжение формирующееся центрального вихря намного превышает разряжение периферийного торроидального вихря, то газообразная влага попросту втягивается и концентрируются в центральной зоне канала в виде «шнура». В центре закрученного потока вследствие понижения температуры начинает происходить частичная конденсация водяных паров, мельчайших частицы пыли соприкасаются друг с другом, это в результате приводит к интенсивной коагуляции частиц пыли. 

На основании вполне изученных инерционных сил, сам воздух прижимается по периферии и абсолютно без какого-либо избыточного давления как бы «переуплотняется», правильнее даже применить такой термин как «псевдо-уплотнение» и через отборный периферийно-радиальный патрубок посредством дымососа направляется обратно в атмосферу. 

При работе градиентного сепаратора, над его заборным соплом формируется искусственный смерч, имеющий размеры как у естественно образовавшегося, но с гораздо более высокой интенсивностью вращения. 

Далее насыщенную влаго-воздушную смесь отсасывают через пылеотборный патрубок по оси канала и направляют на вторую ступень сепарации, где она пропускается через второй градиентный сепаратор и происходит конденсация водяных паров в водоприёмном бункере.

В результате в бункере под первым сепаратором оседает мельчайшая пыль, присутствующая в воздухе. А во втором бункере под вторым сепаратором, конденсируется практически вся влага, содержащаяся в закрученном воздухе.

Общий вид Установки:
1. Градиентный сепаратор 1-й ступени;
2. Улитка периферийного отбора Градиентного сепаратора 1-й ступени;
3. Градиентный сепаратор 2-й ступени;
4.

Улитка периферийного отбора Градиентного сепаратора 2-й ступени;
5. Основной дымосос;
6. Дымосос периферийного отбора 1-й ступени;
7. Дымосос периферийного отбора 2-й ступени;
8. Пылеосадительный бункер №1.
9.

Водопринимаемый бункер №2.

Минимальная производительность установки, при которой можно получить ощутимый эффект влагообразования – 150 000 нм³/час. Количество воды, которое можно получить с этой установки составляет 1,357 тонны в час или 32,58 тонн в сутки.  

Фонд энергосбережения Омской области eees.omregion@mail.ru

www.eee55.ru 

Тел. 8 (3812) 357-233 Нашли опечатку в тексте? Выделите её и нажмите ctrl+enter

Источник: https://gorod55.ru/news/society/30-06-2015/sistema-polucheniya-presnoy-vody-iz-atmosfernogo-vozduha

Вода в атмосфере — 1 уровень география 2009

Вода в атмосфере

Читайте также:  Порядок рассмотрения земельных споров - в помощь студенту

В атмосфере вода находится в трех агрегатных состояниях — газообразном (водяной пар), жидком (капли дождя) и твердом (кристаллики снега и льда).

По сравнению со всей массой воды на планете, в атмосфере её совсем немного — около 0,001%, но её значение огромно. Облака и водяные пары поглощают и отражают избыток солнечной радиации, а также регулируют ее поступление на Землю.

Одновременно они задерживают встречное тепловое излучение, идущее от поверхности Земли в межпланетное пространство. 

воды в атмосфере определяет погоду и климат местности. От него зависит, какая установится температура, образуются ли облака над данной территорией, пойдёт ли из облаков дождь, выпадет ли роса. восходящими потоками воздуха.

Охлаждаясь, он конденсируется, образуются облака, и при этом выделяется огромное количество энергии, которую водяной пар возвращает атмосфере.

Именно эта энергия заставляет дуть ветры, переносит сотни миллиардов тонн воды в облаках и увлажняет дождями поверхность Земли.

Испарение состоит в том, что молекулы воды, отрываясь от водной поверхности или влажной почвы, переходят в воздух и превращаются в молекулы водяного пара. В воздухе они двигаются самостоятельно и переносятся ветром, а их место занимают новые испарившиеся молекулы.

Одновременно с испарением с поверхности почвы и водоёмов происходит и обратный процесс — молекулы воды из воздуха переходят в воду или почву. Воздух, в котором количество испаряющихся молекул водяного пара равно количеству возвратившихся молекул, называется насыщенным, а сам процесс — насыщением. Чем больше температура воздуха, тем больше водяного пара может в нём содержаться.

Так, в 1м3 воздуха при температуре +20 °С может содержаться 17 г водяного пара, а при температуре -20 °С только 1 г водяного пара.

При малейшем понижении температуры насыщенный водяным паром воздух уже не способен больше вместить влагу и из него выпадают атмосферные осадки, например, образуется туман или выпадает роса. Водяной пар при этом конденсируется — переходит из газообразного состояния в жидкое. Температура, при которой находящийся в воздухе водяной пар насытит его и начнётся конденсация, называется точка росы.

Влажность воздуха характеризуется несколькими показателями.

Абсолютная влажность воздуха — количество водяного пара, содержащегося в воздухе, выраженное в граммах на кубический метр, иногда ещё называется упругостью или плотностью водяного пара. При температуре 0 °С абсолютная влажность насыщенного воздуха — 4,9 г/м3. В экваториальных широтах абсолютная влажность воздуха составляет около 30 г/м3, а в приполярных областях — 0,1 г/м3.

Процентное отношение количества водяного пара, содержащегося в воздухе, к количеству водяного пара, которое может содержаться в воздухе при данной температуре, называется относительной влажностью воздуха.

Она показывает степень насыщения воздуха водяным паром.

Если, например, относительная влажность равна 50%, это значит, что воздух содержит только половину водяного пара из того количества, которое он мог бы вместить при данной температуре.

 В экваториальных широтах и в полярных районах относительная влажность воздуха всегда высока.

На экваторе при большой облачности температура воздуха не слишком высока, а содержание влаги в нём значительно.

В высоких широтах влагосодержание воздуха низкое, но и температура не большая, особенно зимой. Очень низкая относительная влажность воздуха характерна для тропических пустынь — 50% и ниже.

Солнечная радиация
Температура воздуха
Атмосферное давление
Общая циркуляция атмосферы
Ветер
Ураганы и смерчи
Местные ветры
Воздушные массы
Вода в атмосфере
Коэффициент увлажнения
Климат Земли
Погода

Распределение осадков на земном шаре

Вода в атмосфере - в помощь студенту

Источник: https://www.sites.google.com/site/geografija2009/Home/fizgeo/atmosf/vodatm

Вода в атмосфере

В земной атмосфере всегда содержится небольшое количество воды – это водяной пар, на долю которого приходится $0,001\%$ его массы на нашей планете. Водяной пар образуется в результате испарения влаги с поверхности суши и океанов. Ветер и температура определяют скорость испарения. При высокой температуре и большой ёмкости пара скорость испарения увеличивается.

Определение 1

Испаряемость – это количество воды, которое может испариться с той или иной поверхности.

От температуры воздуха и содержания в нем водяного пара будет зависеть испаряемость. Понятно, что при высокой температуре в воздухе мало содержится водяного пара, а это значит, что испаряемость будет выше.

В тех районах планеты, где в течение года сохраняется низкая температура воздуха, низкой будет и испаряемость. Это, как правило, полярные районы. Пустынные районы характеризуются максимальными величинами испаряемости (до $2000$ м в год).

Смешивание воды с воздухом может происходить только до определенного предела. Этим пределом является насыщение. Если насыщенный водой воздух нагреть, он опять приобретет способность впитывать водяной пар, т.е. из насыщенного превратится в ненасыщенный. Этот факт говорит о том, что свойство воздуха содержать то или и иное количество паров определяется его температурой.

  • Курсовая работа 440 руб.
  • Реферат 280 руб.
  • Контрольная работа 210 руб.

Определение 2

Переход воздуха из ненасыщенного к насыщенному состоянию, называется точкой росы.

Точка росы быстрее наступает при холодном воздухе, потому что при низкой температуре воздух не может много содержать водяного пара.

Замечание 1

При выпадении осадков атмосферная влага теряется и пополняется за счет поступления новых порций испарения. Состав воды в атмосфере полностью обновляется за $9-10$ дней, а это говорит о том, что влага атмосферы является самым активным звеном круговорота воды в природе.

В тропосфере сосредоточено основное количество водяного пара.

Абсолютная и относительная влажность воздуха

Высокая влажность воздуха будет в той местности, где больше водоемов и растений, где выше температура, а значит теплее воздух. Но, теплый воздух не всегда будет содержать большое количество влаги, в пустынях, например, влаге просто неоткуда взяться.
Влажность воздуха может быть абсолютная и относительная.

Определение 3

Абсолютная влажность – это количество воды в граммах, содержащееся в $1$ куб. метре воздуха.

Воздух будет считаться насыщенным, если он при данной температуре может содержать максимальное количество поглощенной влаги. Поэтому понятно, что насыщенный воздух при температуре $0^circ$ будет содержать водяных паров меньше, чем насыщенный воздух при температуре $30^circ$.

Определение 4

Относительная влажность воздуха – это отношение абсолютной влажности к тому количеству воды, которое воздух может содержать при данной температуре.

Относительная влажность измеряется в процентах, например, влажность в $70\%$ говорит о том, что насыщение воздуха составляет $70\%$ от максимально возможного при данной температуре.

Для организма человека оптимальной будет относительная влажность $40-60\%$. Низкая влажность создает иллюзию восприятия температуры – кажется, что воздух гораздо холоднее, чем на самом деле и наоборот.

Замечание 2

Представление о состоянии и особенностях воздушных масс дает важнейший показатель – абсолютная влажность воздуха. Её величину надо отличать от относительной влажности, которая показывает долю водяного пара в процентах. Абсолютная же влажность – это фактическое количество водяного пара в граммах, содержащееся в $1$ куб. метре воздуха.

Влажность воздуха имеет большое значение для живых организмов. Маленькая относительная влажность ускоряет испарение и отрицательно сказывается на растительном и животном мире. Высокая влажность затрудняет испарение и при высокой температуре может привести к перегреву организма. Измеряют относительную влажность с помощью специальных приборов – гигрометров.

Облака в атмосфере

Атмосферная вода имеет три агрегатных состояния – газообразное (водяной пар), жидкое (осадки в виде дождя), твердое (снег, лед).

Облака образуются в результате конденсации водяного пара, когда относительная влажность приближается к $100\%$ – вода из газообразного состояния переходит в жидкое состояние.

Отрицательная температура позволяет воде миновать жидкое состояние и превращает её в твердые кристаллики льда и снега – происходит сублимация водяных паров.

Сублимация и конденсация водяного пара являются причинами образования осадков.
Образование облаков связано с конденсацией водяного пара на высоте от десятков до сотен метров и даже километров. Облака содержат значительное количество воды, несмотря на кажущуюся легкость.

Если учесть размеры облаков, а это десятки кубических километров, то в виде капелек или кристалликов льда одно облако может содержать сотни тонн воды. С помощью воздушных потоков они непрерывно переносят огромные водные массы над Землей, вызывая перераспределение тепла и влаги.

На разнообразную форму облаков влияние оказывают многие факторы:

  • Высота;
  • Скорость ветра;
  • Влажность воздуха.

Есть облака сходные по форме и по высоте и их объединяют в группы:

  • Кучевые облака;
  • Перистые облака;
  • Слоистые облака

Выделяют и разновидности облаков:

  • Слоисто-кучевые;
  • Перисто-слоистые;
  • Слоисто-дождевые и др.

Определение 5

Облака темно-фиолетового или черного цвета, перенасыщенные водяным паром, называют тучами

В разное время небо по-разному может быть покрыто облаками.

Определение 6

Облачность – это степень покрытия неба облаками, выраженная в баллах от $1-10$

Выпадение осадков, как правило, предвещает высокая степень облачности и, конкретно, высокослоистые, кучево-дождевые и слоисто-дождевые облака.

Теплые и холодные воздушные массы «сражаются» между собой за свободное пространство. Когда они сходятся, т.е. конвергируют, образуются большие гряды облаков.

Форму облаков определяют восходящие потоки воздушных масс. Восходящие потоки воздуха со скоростью $5-10$ см/с приводят к образованию слоистых облаков.

Воздушные потоки, поднимающиеся со скоростью до $100$ км/час, приводят к образованию кучевых облаков.

По высоте, согласно международной классификации, облака делятся на 4 класса:

  1. Облака верхнего яруса (перистые, перисто-кучевые, перисто-слоистые);
  2. Облака среднего яруса (высоко-кучевые, высоко-слоистые;
  3. Облака нижнего яруса (слоисто-дождевые, слоисто-кучевые, слоистые);
  4. Облака вертикального развития (кучевые, мощно-кучевые, кучево-дождевые-грозовые).

Облачный покров Земли достаточно велик. В среднем облаками покрыто около половины всего неба.

Источник: https://spravochnick.ru/geografiya/atmosfera/voda_v_atmosfere/

Вода в атмосфере

13 Фев 2012

jpg» alt width=»280″>В атмосфере вода существует в 3 агрегатных состояниях: твердом (кристаллики льда и снега), жидком (капли дождя) и газообразном (водяной пар).

Если сравнивать со всем объемом воды на нашей планете, то воды в атмосфере совсем мало – приблизительно 0,001% от всего объема, но при этом значение воды в атмосфере огромно. За счет облаков и водяной пары поглощается и отражается избыточная солнечная радиация, а также уравнивается ее поступление на земную поверхность.

Также они преграждают выход встречному тепловому излучению, идущему с земной поверхности в космическое пространство. От количества воды в атмосфере зависит то, какая погода и климат установятся на местности.

От него также зависит температура на территории, и сформируются ли облака над территорией, будут ли осадки или роса от восходящих воздушных потоков. При охлаждении воздух конденсируется и формирует облака, с выделением огромного количества энергии, возвращаемой атмосфере от водяного пара. Именно данная энергия принуждает ветров дуть, она же переносит многомиллиардные тонны воды в облаках и заставляет выпадать облака осадками на земную поверхность.

Вся суть испарения заключается в том, что молекулы воды отрываются от водной глади или влажных почв, затем переходят в воздушное пространство и превращаются в водяной пар.

В воздушном пространстве молекулы водяного пара уже самостоятельно могут двигаться и переноситься ветром, а вместо них в воздухе появляются новые испарившиеся молекулы.

Наряду с испарением с поверхности водоёмов и почв происходит обратный процесс, когда водные молекулы из воздуха переходит обратно в воду или почву.

Воздушное пространство, в котором кол-во испаряющихся молекул водяного пара одинаково с количеством возвратившихся водных молекул называется насыщенным, а процесс именуют насыщением. С возрастанием температуры воздуха возрастает и количество водяного пара, содержащегося в нем. Так в одном кубическом метре воздуха при температуре +20°C может содержаться целых 17 грамм водяного пара, а при -20°C только один грамм водяного пара.

Когда случается малейшее понижение температуры воздуха насыщенного водяной парой, то он уже не может больше вмещать в себе влагу, из-за чего и начинается выпадение атмосферных осадков, например, формируется туманность или выпадает роса.

Пары воды при этом конденсируются – переходят из газообразного агрегатного состояния в состояние жидкой воды. Точкой росы называют температуру, за счет которой произойдет насыщение воздуха водяным паром и начнётся процесс конденсации.

Влажность воздуха характеризуют по нескольким показателям.

Абсолютной влажностью воздуха называется часть водяного пара, которая содержится в атмосфере, она выражается в граммах на кубический метр, и иногда ее еще называют плотностью или упругостью водяного пара.

При температуре в ноль градусов Цельсия абсолютная влажность воздуха составляет 4,9 грамма на метр кубический.

На широтах экватора абсолютная влажность воздуха составляет приблизительно 30 граммов на метр кубический, а в зонах полюсов 0,1 граммов на метр.

Отношение кол-ва водяного пара, который содержится в воздухе, к кол-ву водяного пара, который может находиться в воздухе при той же температуре, называется относительной влажностью воздуха и выражается в процентах.

Относительная влажность воздуха показывает то, насколько воздух насыщен водяным паром. Если, к примеру, относительная влажность воздуха составляет 50%, это означает, что водяного пара в воздухе содержится только половина из всего того количества, которое он мог бы вместить при той же температуре.

В районах полярных полюсов, а также в экваториальном климатическом поясе относительная влажность воздуха довольно высока. На самом же экваторе всегда облачно, температура воздуха невысокая, а вот содержание влаги в нем довольно значительное. Высокие широты обладают низким влагосодержанием, но температура в них также невысока, особенно в зимний период.

Крайне низкая относительная влажность воздуха свойственна тропическим пустыням – 50% и ниже.

  • Если Вам понравилась наша энциклопедия или пригодилась информация на этой странице поделитесь ею с друзьями и знакомыми — нажмите одну из кнопок соц сетей внизу страницы или вверху, ведь среди кучи ненужного мусора интернете достаточно сложно найти действительно интересные материалы.
  • Источник изображения: Вода в атмосфере

Источник: https://planete-zemlya.ru/voda-v-atmosfere/

Вода в атмосфере

Вода в атмосфере

Реферат по дисциплине «Учение об атмосфере» выполнила: студентка группы ЭПб-081 Чинякова А.О.

Проверила: к.г.н., доцент Рябинина Н.О.

ГОУ ВПО «Волгоградский государственный университет»

Волгоград 2010

В атмосфере вода находится в трех агрегатных состояниях — газообразном (водяной пар), жидком (капли дождя) и твердом (кристаллики снега и льда). воды в атмосфере сравнительно невелико — около 0, 001% всей ее массы на нашей планете. Тем не менее, это совершенно незаменимое звено природного круговорота воды.

Основным источником атмосферной влаги являются поверхностные водоемы и увлажненная почва; кроме того, влага поступает в атмосферу в результате испарения воды растениями, а также дыхательных процессов живых существ.

Расчеты показывают, что если бы весь объем водяного пара в атмосфере сконденсировался и был равномерно распределен по поверхности земного шара, то он образовал бы слой воды высотой всего лишь в 25 мм.

Дождей выпадает значительно больше в результате быстрого круговорота общего запаса атмосферной влаги.

Эту статистическую классификацию Л. Амберже дополнил классификацией биогеографической.

1. Климаты пустыни, с нерегулярным выпадением осадков: экваториальные климаты (побережье Перу), тропические (юго-западная Африка, южная Аравия), с заметно выраженными сезонами осадков (Сахара, северная Калифорния, восточный Туркестан).

2. Климаты внепустынных областей: внутритропические с наличием или отсутствием сухого сезона, внетропические континентальные и средиземноморские (с многочисленными вариантами), субполярные и полярные.

Большую трудность представляет определение индекса аридности, или сухости, над которым работал ряд авторов, в том числе Э. де Мартонн, Торнтуэйт, Баньюл и Госсен, Амберже.

Облака и водяные пары поглощают и отражают избыток солнечной радиации, а также регулируют ее поступление на Землю. Одновременно они задерживают встречное тепловое излучение, идущее от поверхности Земли в межпланетное пространство. воды в атмосфере определяет погоду и климат местности.

От него зависит, какая установится температура, образуются ли облака над данной территорией, пойдёт ли из облаков дождь, выпадет ли роса. Охлаждаясь, он конденсируется, образуются облака, и при этом выделяется огромное количество энергии, которую водяной пар возвращает атмосфере.

Именно эта энергия заставляет дуть ветры, переносит сотни миллиардов тонн воды в облаках и увлажняет дождями поверхность Земли. Полное обновление состава воды в атмосфере происходит за 9…10 дней.

Испарение состоит в том, что молекулы воды, отрываясь от водной поверхности или влажной почвы, переходят в воздух и превращаются в молекулы водяного пара.

В воздухе они двигаются самостоятельно и переносятся ветром, а их место занимают новые испарившиеся молекулы. Одновременно с испарением с поверхности почвы и водоёмов происходит и обратный процесс — молекулы воды из воздуха переходят в воду или почву.

Таким образом, атмосферная влага является самым активным звеном круговорота воды в природе.

Источником энергии круговорота воды является солнечная радиация. Средняя годовая энергия равняется примерно 0, 1—0, 2 квт/м2, что соответствует 0, 73—1, 4 миллиона калорий на квадратный метр.

Такое количество тепла может испарить слой воды толщиной от 1, 3 до 2, 6 м.

Эти цифры включают все фазы круговорота: испарение, конденсацию в виде облаков, осадки и все формы воздействия на жизнь животных и растений.

Основное количество водяного пара сосредоточено в нижних слоях воздушной оболочки — в тропосфере, на высоте до нескольких тысяч метров, и почти вся масса облаков находится там. В стратосфере (на высоте около 25 км над Землей) облака появляются реже. Их называют перламутровыми.

Еще выше, в слоях мезопаузы, на расстоянии 50…80 км от Земли, изредка наблюдаются серебристые облака. Известно, что они состоят из кристалликов льда и возникают при снижении температуры в мезопаузе до — 80 oC.

Их образование связывают с интересным явлением — пульсацией атмосферы под действием приливных гравитационных волн, вызываемых Луной.

При кажущейся легкости и воздушности облака содержат значительное количество воды. Воздух, в котором количество испаряющихся молекул водяного пара равно количеству возвратившихся молекул, называется насыщенным, а сам процесс — насыщением. Водность облаков, то есть водосодержание воды в 1 м3, колеблется от 10 до 0, 1 г и менее.

Чем больше температура воздуха, тем больше водяного пара может в нём содержаться. Так, в 1м3 воздуха при температуре +20 °С может содержаться 17 г водяного пара, а при температуре — 20 °С только 1 г водяного пара.

Поскольку объемы облаков очень велики (десятки кубических километров), то даже одно облако может содержать в виде капель или кристалликов льда сотни тонн воды. Эти гигантские водные массы непрерывно переносятся воздушными потоками над поверхностью Земли, вызывая на ней перераспределение воды и тепла.

Поскольку вода обладает исключительно высокой удельной теплоемкостью, испарение ее с поверхности водоемов, из почвы, транспирация растений поглощают до 70% энергии, получаемой Землей от Солнца.

Количество теплоты, затраченное на испарение (скрытая теплота парообразования), поступает вместе с водяным паром в атмосферу и выделяется там при его конденсации и формировании облаков. В результате заметно снижается температура водных поверхностей и прилегающего к ним слоя воздуха, поэтому вблизи водоемов в теплое время года намного прохладнее, чем в континентальных районах, которые получают такое же количество солнечной энергии.

Масса облаков и водяные пары, содержащиеся в атмосфере, существенно воздействуют и на радиационный режим планеты: с их помощью происходят поглощение и отражение избытка солнечной радиации, и тем самым в известной степени регулируется ее поступление на Землю. Одновременно облака экранируют встречные тепловые потоки, идущие с поверхности Земли, снижая теплопотери в межпланетное пространство. Из всего этого слагается погодообразующая функция атмосферной влаги.

Атмосферные осадки вместе с температурой являются основными климатическими элементами, от которых зависит животный и растительный мир, а также и экономика обитаемых зон земного шара. В течение года осадки выпадают крайне неравномерно.

В экваториальных районах наибольшее количество их выпадает дважды в году – после осеннего и весеннего равноденствия, в тропиках и муссонных областях – летом (при почти полном бездождье зимой), в субтропиках — зимой. В умеренных континентальных зонах максимум осадков приходится на лето.

Значение осадков настолько велико, что некоторые авторы используют для характеристики климата только этот единственный элемент: климат пустынь характеризуется осадками менее 12 см в год, сухой климат — осадками от 12 до 25 см, полусухой — от 25 до 50 см, умеренно-влажный— от 50 до 100 см, влажный — от 100 до 200 см и очень влажный — более 200 см.

Распределение осадков по поверхности земного шара в основных чертах таково: очень обильные осадки (от 1, 5 до 3 м в год) выпадают между 0 и 20° широты, где имеется один сезон дождей и один сухой сезон; почти полное отсутствие осадков наблюдается в зоне пустынь; осадки от 400 до 800 мм выпадают между 30° и 40° широты; незначительны осадки в высоких широтах (70°).

Атмосферная влага, кроме переноса воды и тепла, осуществляет и другие, не менее важные функции, сущность и значение которых начали изучать совсем недавно. Оказывается, содержащаяся в атмосфере вода активно участвует и в переносе масс твердых веществ.

Ветер поднимает в воздух частицы почвы, срывает пену с морских волн, уносит мельчайшие капельки соленой воды. Помимо этого, соли могут попадать в воздух и в молекулярно-дисперсном виде, благодаря так называемому физическому испарению их с поверхности океана.

Поэтому океан можно считать главным поставщиком хлора, бора и йода для атмосферы, дождевых и речных вод.

Таким образом, дождевая влага, находясь в облаке, уже содержит некоторое количество солей. В ходе мощных циркуляционных процессов, осуществляющихся в облачных массах, вода и частицы солей, почвы, пыли, взаимодействуя, образуют растворы разнообразнейшего состава. По утверждению академика В.И. Вернадского, среднее солесодержание облака составляет около 34 мг/л.

В дождевых каплях находят десятки химических элементов и различные органические соединения. Покидая облако, каждая капля содержит в среднем 9, 3*10-12 мг солей. На пути к Земле, соприкасаясь с атмосферным воздухом, она вбирает в себя новые порции солей и пыли.

Обычная дождевая капля весом 50 мг при падении с высоты 1 км «промывает» 16 л воздуха, а 1 л дождевой воды захватывает с собой примеси, содержавшиеся в 300 тыс. л воздуха. В итоге с каждым литром дождевой воды на Землю поступает до 100 мг примесей.

Из общего количества растворенных веществ, уносимых реками с материков в океан, почти половина возвращается обратно с атмосферными осадками.

При этом на каждый квадратный километр земной поверхности приходится до 700 кг одних лишь азотистых соединений (в пересчете на чистый азот), а это уже ощутимая подкормка для растений.

Особенно много солей содержат осадки приморских районов. Например, в Англии было зафиксировано выпадение дождя с концентрацией хлора до 200 мг/л, а в Голландии — до 300 мг/л.

Интересно отметить, что функцию дождя как переносчика минеральных соединений и питательных веществ нельзя свести к простому подсчету: столько-то привнесенных удобрений — такое-то увеличение урожая. В.Е.

Кабаев много лет прослеживал прямую связь между размером урожая хлопка и количеством воды в осадках. В 1970 году он пришел к интересному выводу: стимулирующее воздействие дождя на посевы вызвано, очевидно, присутствием в нем пероксида водорода.

Достаточно обычного содержания H2O2 в осадках (7…8 мг/л), чтобы атмосферный азот связывался в соединения, обогащающие питание растений, улучшалась подвижность элементов в почве (прежде всего фосфора), активизировался процесс фотосинтеза.

Установив эту функцию дождя, ученый считает возможным искусственно доставлять растениям пероксид водорода, добавляя его в воду при опрыскивании.

Влажность воздуха характеризуется несколькими показателями:

Абсолютная влажность воздуха — количество водяного пара, содержащегося в воздухе, выраженное в граммах на кубический метр, иногда ещё называется упругостью или плотностью водяного пара. При температуре 0 °С абсолютная влажность насыщенного воздуха — 4, 9 г/м3. В экваториальных широтах абсолютная влажность воздуха составляет около 30 г/м3, а в приполярных областях — 0, 1 г/м3.

Процентное отношение количества водяного пара, содержащегося в воздухе, к количеству водяного пара, которое может содержаться в воздухе при данной температуре, называется — относительной влажностью воздуха. Она показывает степень насыщения воздуха водяным паром.

Если, например, относительная влажность равна 50%, это значит, что воздух содержит только половину водяного пара из того количества, которое он мог бы вместить при данной температуре. В экваториальных широтах и в полярных районах относительная влажность воздуха всегда высока.

На экваторе при большой облачности температура воздуха не слишком высока, а содержание влаги в нём значительно. В высоких широтах влагосодержание воздуха низкое, но и температура не большая, особенно зимой.

Очень низкая относительная влажность воздуха характерна для тропических пустынь — 50% и ниже.

При малейшем понижении температуры насыщенный водяным паром воздух уже не способен больше вместить влагу и из него выпадают атмосферные осадки, например, образуется туман или выпадает роса. Водяной пар при этом конденсируется — переходит из газообразного состояния в жидкое.

Туман — форма конденсации паров воды в виде микроскопических капель или ледяных кристаллов, которые, собираясь в приземном слое атмосферы (иногда до нескольких сотен метров), делают воздух менее прозрачным. Образование туманов начинается с конденсации или сублимации водяного пара на ядрах конденсации — жидких или твёрдых частицах, взвешенных в атмосфере.

Туманы из водных капель наблюдаются главным образом при температурах воздуха выше −20 °C, но может встречаться даже и при температурах ниже −40 °C. При температуре ниже −20 °C преобладают ледяные туманы.

Туманы в населённых пунктах бывают чаще, чем вдали от них. Этому способствует повышенное содержание гидроскопических ядер конденсации (например, продуктов сгорания) в городском воздухе. Самое большое количество туманных дней на уровне моря — в среднем более 120 в году — наблюдается на канадском острове Ньюфаундленд в Атлантическом океане.

Источник: https://studizba.com/files/show/doc/91013-1-23248.html

Вода в атмосфере

  • Поступление воды в атмосферу
  • Абсолютная и относительная влажность воздуха
  • Облака в атмосфере

Поступление воды в атмосферу

В составе земной атмосферы есть водяной пар. Его доля составляет 0,001% массы планеты Земля. Пар появляется при испарении воды из океанов и влаги с суши. Когда нагревается воздух, увеличивается и ёмкость пара. А значит, скорость испарения воды становится выше.

Под испаряемостью понимают объем жидкости, способный испариться с конкретной поверхности. Этот показатель определяется температурой и объемом водяного пара в воздухе.

Параметры находятся в прямой зависимости друг с другом. Так, за повышением температурного режима следует и рост испаряемости, и наоборот. Такая ситуация наблюдается в пустынных областях.

В низком температурном режиме пара испаряется мало: это свойственно полярным районам.

Воздух и вода не смешиваются до бесконечности: существует предел, он называется насыщением. При нагревании насыщенный воздух становится способным к впитыванию пара.

Подобные манипуляции предполагают переход из насыщенного в категорию ненасыщенного (это явление получило название точка росы). Таким образом, количество пара в воздухе зависит от температуры.

Если на улице холодно, точка росы наступит быстрее.

Во время осадков влаги в воздухе становится меньше. Но в процессе испарения потраченные запасы пополняются. Для того, чтобы вода в атмосфере обновилась, нужно 9-10 дней. Это самое быстрое звено в природном круговороте воды. Кстати, больше всего водяного пара именно в тропосфере.

Абсолютная и относительная влажность воздуха

Уровень влажности зависит от специфики местности, в частности, от наличия больших растений, водоемов, от высокой температуры и теплоты воздуха. Хотя определять влажность только с учетом того, теплый воздух или холодный, нецелесообразно. Даже если теплоты достаточно, влаги в нем мало. К примеру, в пустынях воздух очень сухой.

Выделяют относительную и абсолютную влажность воздуха. Абсолютный показатель отражает массу воды (в граммах), приходящуюся на 1 м3 воздуха. Если количество влаги достигло максимального значения, речь идет о насыщенном воздухе. При температуре 0C паров в нем будет меньше, чем при +30C.

Относительный показатель высчитывают, как отношение абсолютного значения к конкретному количеству воды, которое воздух содержит при определенной температуре.

Если абсолютная влажность измеряется в граммах, то относительная – в процентах.

К примеру, показатель 70% свидетельствует о том, что воздух насыщен парами именно на столько процентов – это максимально возможный уровень при конкретной температуре.

Человек комфортно себя чувствует при влажности 40-60%. Если показатель ниже, кажется, что воздух холоднее. И, наоборот, при 70- и 80-процентном уровне ощущается тепло, хотя на самом деле температура значительно меньше.

Относительный показатель дает информацию о конкретном температурном режиме, выражает долю водяного пара, содержащегося в воздухе, тогда как абсолютный – многое говорит о состоянии и специфике воздушной массы (измеряется в граммах).

Влажности – показатель, важный и для человека, и для живых организмов. К примеру, низкий уровень относительной влажности негативно сказывается на состоянии растений и животных. Испарение при этом ускоряется. Высокие показатели провоцируют перегрев живых организмов, затрудняют испарение влаги из воздуха. Уровень относительной влажности определяют гигрометром.

Облака в атмосфере

Вода встречается в атмосфере в 3 разных состояниях:

  • В газообразном – водяной пар;
  • В жидком – осадки дождя;
  • В твердом – лед, снег.

Чтобы на небе появились облака, водяной пар должен конденсироваться. Как только влажность приблизится к абсолютной величине, пар превратится в дождь. Только при таком условии возможен переход из одного агрегатного состояния в другое.

Это свойственно теплым климатам, тогда как в холоде вода не выпадает в виде дождя, а сразу же становится снегом или льдом. Водяной пар кристаллизуется – это называется сублимацией.

Как и конденсация, это явление и есть первопричина образования осадков.

Облака же появляются, когда водяной пар на метровой и километровой высоте начинает конденсироваться. Изначально в них есть определенное количество воды. Хотя вес их – небольшой.

Так кажется тем, кто не знаком с реальными показателями. Обычное облако – десятки км3. В них может быть сотня тонн воды! Воздушные потоки перемещают эти громадные «туши» с места на место.

В ходе таких передвижений тепло и влага перераспределяются.

Форма у облаков может быть разной. Она формируется с учетом:

  • Высоты, на которой располагаются воздушные массы;
  • Скорости, с которой дует ветер;
  • Уровня влажности воздуха.

Облака, которые имеют схожий внешний вид, делятся на слоистые, кучевые, перистые. В каждой из групп есть подвиды. Например, слоисто-кучевые или слоисто-дождевые.

Цвет облаков определяется объемом содержащегося водяного пара. Когда его много, речь идет о тучах. Для них характерен черный и темно-фиолетовый цвет, они перенасыщены паром.

Облака появляются на небе в разном количестве и на разной высоте. Для удобства, метеорологи используют такой термин, как облачность. Показатель имеет балльное выражение (шкала от 1 до 10) и показывает, как сильно небо покрыто облаками. Если сильно, то, скорее всего, выпадут осадки. О возможном дожде и снеге сигнализируют высокослоистые, кучево- и слоисто-дождевые облака.

Теплый и холодный воздух «сражаются» за то, чтобы занять больше свободного места. В том месте, где происходит их «сходка», образуется много гряд облаков. Процесс взаимодействия воздушных масс разной температуры называется конвергенцией. Какой будет форма облаков, зависит от скорости восходящих потоков воздуха. Если они медленные, образуются слоистые облака, если быстрые – кучевые.

Одним из общепринятых способов для классификации облаков выступает такой критерий, как высота их расположения. Согласно нему выделяют 4 яруса, на которых может наблюдаться облачность:

  • Верхний ярус. Здесь располагаются исключительно перистые, перисто-слоистые и перисто-кучевые облака;
  • Средний ярус – местоположение высоко-кучевых и высоко-слоистых воздушных образований;
  • Нижний ярус. На этом уровне скапливаются слоистые, слоисто-дождевые и слоисто-кучевые облака;
  • Вертикальное развитие. К данной группе относятся, в основном, кучевые облака.

Облачный покров, окутывающий планету Земля, обширен. Больше половины небо не видно за этими белыми «сгустками». И это только усредненное значение.

Источник: https://sciterm.ru/spravochnik/voda-v-atmosfere/

Ссылка на основную публикацию