Испарение и облачность в атмосфере
В атмосфере вода находится в трех агрегатных состояниях - газообразном (водяной пар), жидком (капли дождя) и твердом (кристаллики снега и льда). Содержание воды в атмосфере сравнительно невелико - около 0, 001% всей ее массы на нашей планете. Тем не менее, это совершенно незаменимое звено природного круговорота воды. Испаре ние — процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное, происходящий на поверхности вещества (пар). Процесс испарения является обратным процессу конденсации(переход из парообразного состояния в жидкое). Испарение (парообразование), переход вещества из конденсированной (твёрдой или жидкой) фазы в газообразную (пар); фазовый переход первого рода.
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.
Испарение с поверхности воды в основном зависит от метеорологических условий. В процессе теплообмена водной поверхности с окружающей средой тепло поступает к воде, нагревая ее. Происходит разрыв молекулярных связей, перестройка молекул, и вода из жидкого состояния переходит в газообразное. Для того чтобы водяной пар поступал в атмосферу, нужен недостаток насыщения воздуха (дефицит влажности). В природе происходит непрерывное как вертикальное, так и горизонтальное движение воздуха, и интенсивность испарения будет определяться коэффициентом турбулентного перемешивания, величина которого зависит от характеристик ветра (скорости, продолжительности и т. д. ).
Испарение с поверхности снега и льда в основном зависит от тех же факторов, что и в случае испарения с поверхности воды. До начала XIX в. считалось, что снег и лед не испаряются, так как вода переходит в парообразное состояние только через жидкую фазу. Этот взгляд был опровергнут русским физиком В. Петровым (1816), экспериментально доказавшим, что испарение снега и льда происходит и при температурах ниже нуля. При определенных погодных условиях испарение с поверхности снега может достигать 44% от общего запаса снеговой воды. Особенно интенсивно происходит испарение при сильных и сухих ветрах. При температуре ниже нуля ветер является главнейшим фактором испарения снега.
Испарение с участков суши, покрытых растительностью, является суммарным испарением, так как оно формируется из трех составляющих: 1. испарения непосредственно с почвы 2. испарения растительностью в процессе ее жизнедеятельности (транспирация) 3. испарения осадков, задержанных растительной массой. В суммарном испарении испарение с растительного покрова играет первостепенную роль. В отличие от испарений с поверхности воды и с поверхности почвы, оно является не только физическим, но и биологическим процессом.
Испарение с поверхности почвы без растительного покрова определяется количеством воды в почве. Оно идет в условиях максимального насыщения водой почвы. В этом случае фазовый переход воды подобен испарению с водной поверхности (во время весеннего снеготаяния и в период длительных дождей или интенсивного орошения). Почва высыхает, уровень грунтовых вод понижается, и испарение в основном будет определяться влажностью почвы. Величина влажности почвы зависит от притока воды с нижележащих слоев. При этом испарение происходит не только с поверхности почвы, но и с поверхности воды в капиллярах (капиллярная кайма) и твердых частиц почвы (пленочная вода). Таким образом, интенсивность испарения с почвы определяется влажностью почвы, дефицитом влажности воздуха и скоростью ветра.
Процесс испарения растительностью (транспирация) представляет собой , физическое явление, необходимое для жизни и роста растений. Оно заключается в поглощении корневой системой растения воды, содержащейся в почве, транспортировании забранной воды по сосудам растения и удалении избытка ее в парообразном состоянии через устьица листьев в атмосферу. Чем больше вбирает корневая система, тем интенсивнее происходит процесс развития и роста растения. Следовательно, где наблюдается интенсивный рост растения, там происходит и значительное расходование воды.
Если неподалеку есть озера, то в конце жаркого безветренного дня к небу в той стороне, где расположены озера, вы увидите как раз над тем местом, где лежат озера, большие широкие облака. Эти облака почти точь-в-точь повторяют контуры озер, над которыми они поднялись, - эти облака обрадовались из водяного пара, поднявшегося в жаркий день с поверхности водоемов. Так из водяного пара, поднявшегося с поверхности воды или суши, и образуются все облака.
Испаряясь, вода становится водяным паром, который и поднимается над землей вместе с теплым потоком воздуха. Но, поднимаясь вверх, водяной пар начинает постепенно охлаждаться. часть водяного пара при охлаждении конденсируется, превращается в воду. Часть такой водызамерзает и превращается в мельчайшие кристаллики льда. Эти мельчайшие кристаллики льда, крошечные капельки воды и переохлажденный водяной пар и плавают в воздухе. эти плавающие в воздухе крошечные капельки воды, мельчайшие кристаллики льда и переохлажденный водяной пар и образуют облака, которые мы с вами видим на небе почти каждый день.
Различают десять основных форм облаков: перистые перисто-кучевые перисто-слоистые высококучевые высокослоистые слоисто-кучевые слоистые слоисто-дождевые кучево-дождевые
Перистые облака— это отдельные облака волокнистой структуры и белесоватого оттенка. Иногда они имеют очень правильное строение в виде параллельных нитей или полос, иногда же наоборот, волокна спутаны и разбросаны по небу отдельными пятнами. Перистые облака прозрачны, так как состоят из мельчайших ледяных кристалликов. Часто появление таких облаков предвещает изменение погоды. Перисто-кучевые облака— слой облаков, тонких и просвечивающихся, как перистые, но состоящих из отдельных хлопьев или мелких шариков, а иногда как бы из параллельных волн. Эти облака обычно образуют, образно говоря, «кучевое» небо. Часто они появляются вместе с перистыми облаками. Бывают видны перед штормами. Перисто-слоистые облака— тонкий, просвечивающийся беловатый или молочного оттенка покров, сквозь который отчетливо виден диск Солнца или Луны. Покров этот может быть однородным, как слой тумана, либо волокнистым. На перисто-слоистых облаках наблюдается характерное оптическое явление - гало (светлые круги вокруг Луны или Солнца, ложное Солнце и др. )перисто-слоистые облака часто указывают на приближение ненастной погоды. Высококучевые облака - слой белых или серых облаков, состоящих из гряд или отдельных «глыб» , между которыми обычно просвечивается небо. Гряды и «глыбы» , образующие «перистое» небо, сравнительно тонкие и располагаются правильными рядами или в шахматном порядке, реже - в беcпорядке. «Перистое» небо обычно является признаком довольно плохой погоды. Высокослоистые облака- тонкая, реже плотная вуаль сероватого или синеватого оттенка, местами неоднородная или даже волокнистая в виде белых или серых клочьев по всему небу. Солнце или Луна просвечиваются сквозь нее в виде светлых пятен, порой довольно слабых. Эти облака верный признак небольшого дождя.
Слоисто-кучевые облака- облачный слой, состоящий из гряд, валов или отдельных их элементов, крупных и плотных, серого цвета. Почти всегда имеются более темные участки. Слово "кучевые" (от латинского "куча", "груда") обозначает скупченность, нагроможденность облаков. Эти облака редко приносят дождь, лишь иногда они превращаются в слоисто-дождевые, из которых выпадает дождь или снег. Слоистые облака— довольно однородный, лишенный правильной структуры слой низких облаков серого цвета, очень похожий на туман, поднявшийся нал землей на сотню метров. Слоистые облака закрывают большие пространства, имеют вид рваных лоскутов. Зимой эти облака часто удерживаются весь день, осадки на землю из них обычно не выпадают, иногда бывает морось. Летом они быстро рассеиваются, после чего наступает хорошая погода. Слоисто-дождевые облака— это темно-серые тучи, порой угрожающего вида. Часто ниже их слоя появляются низкие темные обрывки разорванно-дождевых облаков — типичные предвестники дождя или снегопада. Кучевые облака— плотные, резко очерченные, с плоским, сравнительно темным основанием и куполообразной белой, как бы клубящейся, вершиной, напоминающей цветную капусту. Они зарождаются в виде небольших белых обрывков, но вскоре у них формируется горизонтальное основание, и облако начинает незаметно подниматься. При небольшой влажности предвещают ясную погоду. В противном случае они накапливаются и течение дня и могут вызвать грозу. Кучево-дождевые - мощные облачные массы с сильным развитием по вертикали (до высоты 14 километров), дающие обильные ливневые осадки с грозовыми явлениями. С этими облаками связан шквалистый ветер, сильные осадки, грозы, град. Период жизни этих облаков короткий — до четырёх часов. Солнце сквозь кучеводождевые облака не просвечивает.
Гигрометр - прибор для измерения содержания водяного пара в воздухе или влажности атмосферы. Основной тип - психрометр. Другие типы гигрометров измеряют количество конденсированной или поглощенной влаги, либо химические или электрические изменения, вызванные влажностью. Психрометр- прибор для измерения влажности воздуха и его температуры. Принцип действия этого прибора основан на разности показаний «сухого» и «влажного» термометров в зависимости от влажности окружающего воздуха. Гигрограф - прибор для непрерывной регистрации относительной влажности воздуха. Чувствительным элементом гигрографа органическая пленка, изменяющие свою длину в зависимости от влажности и перемещающие посредством системы рычагов специальное пишущее перо. Запись происходит на разграфленной ленте, надетой на барабан, вращаемый часовым механизмом.
Спасибо за внимание)
Скачать презентацию Испарение и облачность в атмосфере В атмосфере
Испарение и облачность в атмосфере гордеева.pptx