Влажность воздуха. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Влажность воздуха - содержание в воздухе водяного пара. Его гл. источники - испарение с поверхности океанов, морей, водоёмов, влажной почвы и растений. Образовавшийся водяной пар переносится вверх турбулентностью и конвекцией, а по горизонтали - ветром. Под влиянием разл. процессов водяной пар конденсируется, образуя туманы, облака, осадки и наземные гидрометеоры: росу, иней и т. д. Влажность воздуха измеряется гигрометрами и психрометрами. Интенсивно развиваются дистанц. методы определения влажности воздуха (в т. ч. с борта самолётов и метеорологич. ИСЗ) лазерными и радиометрич. приборами.

Для количеств. оценки влажности воздуха используются: упругость (парциальное давление) водяного пара е, измеряется в тех же единицах, что и давление воздуха р; относительная влажность воздуха f=(е/Е)100% (E - упругость пара, насыщающего воздух при данной температуре); дефицит влажности d=E-е; массовая доля влаги (ранее уд. влажность) q - отношение массы водяного пара к массе влажного воздуха в том же объёме q=0,622 e/(р-0,378е) [г/г]; абсолютная влажность а - кол-во водяного пара в г в 1 м³ воздуха. При е, выраженной в гПа, а=217 е/Т (T - абс. темп-pa); массовое отношение влаги (ранее отношение смеси) т=0,622е/(р-е) - кол-во водяного пара в сухом воздухе в г/г. В метеорологии влажность воздуха часто характеризуют также температурой точки росы

- температурой, при к-рой воздух, если его изобарически охладить, становится насыщенным водяным паром.

В атмосфере в ср. содержится 1,24*10¹⁶ кг водяного пара, т. е., сконденсировавшись, он мог бы образовать "слой осаждённой воды" толщиной 2,4 см. Значения E, а значит, и фактич. кол-во водяного пара быстро убывает с понижением температуры. Поэтому для атмосферы типично уменьшение кол-ва водяного пара от экватора к полюсам и очень быстрое его уменьшение по мере увеличения высоты над Землёй. У её поверхности ср. содержание водяного пара по объёму составляет у экватора 2,6%, а в полярных районах 0,2 %. От подстилающей поверхности до высоты 1,5-2 км ср. содержание водяного пара уменьшается вдвое. Выше тропопаузы воздух очень сух, и вплоть до высоты 30 км в ср. qy2,6*10^-6 г/г, а f обычно не превышает неск. процентов. Лишь изредка влажность воздуха в стратосфере может быть гораздо большей. Так, на высотах 17-32 км иногда образуются перламутровые (стратосферные) облака, что свидетельствует о наличии насыщающей влажности воздуха.

Вода в атмосфере при t/0 ^оC может быть в газообразной и жидкой фазах, а при отрицат. темп-pax-в газообразной, жидкой (переохлаждённой вплоть до -35- -40 ^оC), и твердой (лёд). Важной особенностью водяного пара является то, что его насыщающая упругость над переохлаждённой водой (Е_В) больше, чем надо льдом (E_Л)(табл.). Значение

~E_В-E_Л максимально при t=-12⁰C (

=0,269 гПа). То, что

, играет большую роль в эволюции переохлаждённых облаков, способствуя переконденсации воды с капель на кристаллы, чем облегчается образование частиц осадков.

В табл. для разл. температур воздуха приведены значения E, а и т при насыщении над гладкой поверхностью воды (числитель) и льда (знаменатель) при р= 1000 гПа.

Фазовые переходы воды сопровождаются выделением или поглощением тепла, поэтому они играют огромную роль в энергетике и термодинамике атмосферы. Поскольку водяной пар имеет в ИК-части спектра неск. полос поглощения, влажность воздуха сильно влияет на тепловой баланс атмосферы .Наиб. интенсивные полосы поглощения находятся на длинах волн

=5,5-7,0 мкм и

17 мкм.

Литература по влажности воздуха

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.


t, ⁰C	E, гПа	а, г/м³	m, г/кг
-30	0,509/ 0,380	0,453/ 0,338	0,318/ 0,236
-20	1,254/ 1,031	1,073/ 0,883	0,784/ 0,642
-10	2,852/ 2,597	2,357/ 2,138	1,793/ 1,620
0	6,107/ 6, 106	4,844/ 4,844	3,838/ 3,838
10	12,271/ -	9,390/ -	7,761/ -
20	23,371/ -	17,270/ -	14,951/ -
30	42,427/ -	30,330/ -	27,693/ -