Капли утренних туманов схема

Капли утренних туманов схема
Капли утренних туманов схема
Капли утренних туманов схема
Капли утренних туманов схема

Из Книги  Тарасова А. "Физика в природе" М:. Просвещение, 1995.

Возникновение тумана. Туманы испарения и туманы охлаждения.

В известном смысле возникновение тумана есть явление выпадения росы. Существенно, однако, данном случае не на поверхности земли или воды, не на поверхностях листьев или травинок, а в объеме воздуха. При определенных условиях водяные пары, находящиеся в воздухе, частично конденсируются, в результате чего и возникают водяные капельки тумана. Сразу же отметим, что лишь очень небольшая часть массы водяных паров превращается в воду, содержащуюся в капельках тумана. Из графика на рисунке 3.1 видно, что при обычных что выпадение росы происходит в температурах (близких к 20 °С) общая масса насыщенных паров в кубометре воздуха составляет

20 г. В то же время водность тумана, как ранее отмечалось, не превышает обычно 0,1 г/м3. Значит, в воду капель тумана конденсируется примерно не более 1% массы водяных паров.

При каких условиях возникает туман? Таких условий два. Во-первых, необходимо, чтобы в воздухе содержалось достаточно большое число так называемых ядер конденсации — центров, на которых происходит конденсация пара. Наряду с отдельными молекулами воздуха или пара, а также со случайно образующимися скоплениями молекул, роль ядер конденсации играют ионы, капельки воды, пылинки, частички сажи и вообще всевозможные мелкие загрязнения, которые по тем или иным причинам могут появиться в воздухе. В городском воздухе, вследствие его относительно сильной загрязненности, плотность ядер конденсации в 10...100 раз больше, чем в воздухе сельских, морских, горных районов. Именно поэтому городские туманы отличаются, как правило, более высокой плотностью и устойчивостью.

Во-вторых, для возникновения тумана необходим не просто насыщенный, а пересыщенный пар;

его плотность должна быть в несколько раз больше плотности насыщенного пара

Различные виды туманов можно разделить на две группы — туманы охлаждения и туманы испарения. В связи с этим вернемся к тем пяти конкретным примерам туманов, которые отмечались раньше.

Первый пример. Прилегающий к воде остывший утренний воздух имеет более низкую температуру, чем вода. Поэтому с теплой водной поверхности в холодный воздух испаряется дополнительное количество пара. В результате возникает туман испарения.

Выпадающий при этом туман

Второй, пример. Здесь происходит испарение дополнительного количества пара в относительно холодный воздух (который находится над поверхностью льда) с

относительно теплой поверхности, какой является в данном случае поверхность открытой воды. Как и в предыдущем примере, мы имеем здесь дело с туманом испарения.

Третий пример. Теплый воздух, нагревшийся в первом случае (зимой) над речной водой, а во втором случае (летом) над берегом, обогащается влагой, а затем охлаждается над заснеженным берегом или над морской водой. И в том и в другом случае возникает туман охлаждения.

Четвертый пример. Теплые слои воздуха, обогатившиеся влагой, поднимаются вверх и сильно охлаждаются. Возникает туман охлаждения, который затем опускается по склону горы обратно к морю.

Пятый пример. Вследствие перехода теплоты от нагретого слоя приповерхностного воздуха к быстро остывшей земле происходит охлаждение воздуха и возникает типичный туман охлаждения.

Некоторые подробности физики возникновения тумана. Отметим, что физический механизм образования тумана описан выше лишь в самых общих чертах. В действительности он значительно сложнее. Необходимое для образования тумана пересыщение пара зависит от плотности и характера ядер конденсации, а также от температуры. Разделение туманов на туманы испарения и охлаждения достаточно условно; обычно процесс образования тумана включает как охлаждение воздуха, так и испарение в него дополнительного количества пара.

Взять хотя бы обсуждавшийся ранее утренний туман над мелководной бухтой. Мы отнесли его к туманам испарения — с поверхности теплой воды испаряется в остывший воздух дополнительная масса паров. Однако нельзя забывать, что, прежде чем остыть, прилегающий к воде слой воздуха был теплым и поэтому был обогащен влагой. Так что туман начал образовываться уже во время остывания воздуха, а на этой стадии туман следует рассматривать как туман охлаждения. Достаточно сложен сам процесс формирования тумана, иначе говоря, процесс возникновения и роста водяных капель, взаимодействия их друг с другом. Любопытно, что в процессе формирования тумана относительная влажность воздуха понижается. Это связано с несколькими причинами: некоторым уменьшением абсолютной влажности за счет частичной конденсации пара, повышением плотности насыщенного пара над выпуклой поверхностью (над поверхностью капли), повышением плотности насыщенного пара в результате увеличения температуры вследствие выделения теплоты парообразования при конденсации пара. Поэтому процесс формирования тумана, начавшись, развивается затем отнюдь не лавинообразно, а наоборот, довольно быстро прекращается. Недаром, как мы уже отмечали, в водяные капли тумана конденсируется не более 1% массы паров.

Процесс возникновения и формирования тумана весьма чувствителен к степени пересыщения пара и к плотности ядер конденсации. Обе величины могут меняться как во времени, так и от одной точки пространства к другой; это приводит к соответствующим изменениям во времени и пространстве плотности тумана. В результате туман клубится, волнуется, ползет.

Туман и цвет. Цвет тумана определяется световыми волнами, которые, рассеиваясь на капельках воды, попадают в глаз наблюдателя. Капельки 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, рассеивают преимущественно более короткие световые волны (в соответствии с законом Рэлея, о котором мы говорили в главе 1). Поэтому не слишком плотные туманы, а тем более туманная дымка окрашены в синеватые и голубоватые тона. Теперь читатель легко сообразит, почему солнце, луна, фонари, наблюдаемые сквозь туман, кажутся красноватыми.

Итак, казалось бы, все ясно. Сам туман белый или синеватый, а наблюдаемые сквозь него источники света имеют красные оттенки. Но в природе подчас встречаются довольно неожиданные ситуации. Обратимся в связи с этим к картине Клода Моне, на которой художник изобразил Вестминстерское аббатство в Лондоне

. Мы видим его сквозь густой туман, который на картине окрашен в красные и даже багровые тона. Это поначалу вызывало немалое удивление у зрителей, полагавших, 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 к нам от заходящего солнца.

Как уже отмечалось, городские туманы нередко имеют желтоватые оттенки, выглядят серыми, грязными. Это объясняется сильной загрязненностью воздуха многих больших городов, 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.

Капли утренних туманов схема Капли утренних туманов схема Капли утренних туманов схема Капли утренних туманов схема Капли утренних туманов схема Капли утренних туманов схема Капли утренних туманов схема

Изучаем далее:



Всё об ирландском вязании

Как сделать чтобы встал на 100

Из чего сделать петли для напольного люка своими руками

Как сделать тянущуюся юбку

Собрать кухонный шкафчик своими руками