Вода в атмосфере почвенная влага Испарение и конденсация

Вода в атмосфере, почвенная влага. Испарение и конденсация водяного пара. Влажность воздуха. Характеристики содержания водяного пара в атмосфере. Суточный и годовой ход влажности воздуха. Изменение характеристик влажности с высотой в атмосфере и растительном покрове.

Атмосфе ра — газовая оболочка, окружающая планету Земля. Внутренняя её поверхность покрывает гидросферу и частично земную кору, внешняя граничит с околоземной частью космического пространства. Содержание воды в атмосфере сравнительно невелико – около 0, 001 % всей ее массы на нашей планете. 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.

Состояние воды в атмосфере. Вода в атмосфере находится во всех трех агрегатных состояниях – газообразном (водяной пар), жидком (капли дождя) и твердом (кристаллики снега и льда).

Конденсация водяных паров приводит к образованию облаков; атмосферная влага, теряемая в результате осадков, пополняется за счет поступления новых порций испарившейся воды. Полное обновление состава воды в атмосфере происходит за 9 10 дней. Таким образом, атмосферная влага является самым активным звеном круговорота воды в природе.

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

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 теплопоте ри в межпланетное пространство. Из всего этого слагается погодообразующая функция атмосферной влаги.

Величины, характеризующие содержание водяного пара в воздухе Абсолютная влажность Упругость водяного пара Относительная влажность ρ – величина, численно равная массе водяного пара, содержащегося в 1 м 3 воздуха (плотность водяного пара в воздухе при данных условиях). p — это парциальное φ - отношение давление водяного пара, абсолютной влажности к содержащегося в воздухе. плотности ρ0 насыщенного пара при данной температуре, выраженное в процентах. Uchim. net

Чем меньше относительная влажность, тем дальше пар от насыщения, тем интенсивнее происходит испарение. Давление насыщенного пара p 0 при заданной температуре — величина табличная. Упругость водяного пара (а значит, и абсолютную влажность) определяют по точке росы. Пусть при температуре t 1 упругость водяного пара p 1 Состояние пара на диаграмме р, t изобразится точкой А. При изобарном охлаждении до температуры tp пар становится насыщенным и его состояние изобразится точкой В. Температуру tp, при которой водяной пар становится насыщенным, называют точкой росы. При охлаждении ниже точки росы начинается конденсация паров: появляется туман, выпадает роса, запотевают окна. Точка росы позволяет определить упругость водяного пара p 1, находящегося в воздухе при температуре t 1. Uchim. net

Приборы для определения влажности воздуха Психрометры Гигрометры Uchim. net

Конденсационный гигрометр представляет собой металлическую коробку А, передняя стенка К которой хорошо отполирована. Внутрь коробки наливают легко испаряющуюся жидкость и вставляют термометр. Пропуская через коробку воздух с помощью резиновой груши Г, вызывают сильное испарение эфира и быстрое охлаждение коробки. По термометру замечают температуру, при которой появляются капельки росы на полированной поверхности стенки К. Давление в области, прилегающей к стенке, можно считать постоянным, так как эта область сообщается с атмосферой и понижение давления за счет охлаждения компенсируется увеличением концентрации пара. Появление росы указывает, что водяной пар стал насыщенным. Зная температуру воздуха и точку росы, можно найти парциальное давление водяного пара и относительную влажность. Волосяной гигрометр, в котором деталь, чувствительной к изменению влажности, служит обезжиренный человеческий волос [1]. Он закреплен в верхней части прибора [2], обернут вокруг ролика [3] и натянут при помощи специально подобранного груза [4]. К ролику прикреплена стрелка [5]. При увеличении относительной влажности воздуха волос удлиняется и вызывает вращение ролика вместе со стрелкой. Стрелка, передвигаясь по шкале, указывает значение влажности воздуха, выраженное в процентах. Uchim. net

Психрометр состоит из двух термометров, шарик одного из них обмотан тканью, нижние концы которой опущены в сосуд с дистиллированной водой. Сухой термометр регистрирует температуру воздуха, а влажный — температуру испаряющейся воды. При испарении жидкости ее температура понижается. Чем суше воздух, тем интенсивнее испаряется вода из влажной ткани и тем ниже ее температура. Следовательно, разность показаний сухого и влажного термометров зависит от относительной влажности воздуха. Зная эту разность температур, определяют относительную влажность воздуха по специальным психрометрическим таблицам. Сухой термометр, °C Разность показаний термометров , °С 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Относительная влажность, % 10 88 76 65 54 44 34 24 14 5 12 89 78 68 57 48 38 29 20 11 14 89 79 70 60 51 42 34 25 17 16 90 81 71 62 54 45 37 30 22 18 91 82 73 65 56 49 41 34 27 20 91 83 74 66 59 51 44 37 30 22 92 83 76 68 61 54 47 40 34 24 92 84 77 69 62 56 49 43 37 26 92 85 78 71 64 58 51 46 40 28 93 85 78 72 65 59 53 48 42 30 93 86 79 73 67 61 55 50 44 Uchim. net

Почвенная влага. Вода в почве находится в парооб разной, гигроскопической, пленочной, капиллярной и гравитационной формах. Парообразная вода дви жется, как газ, из мест с большей упругостью пара к местам с меньшей упруго стью и способна переходить в другие формы. Она недо ступна корневой системе растений. Пленочная вода обволакивает почвенные частицы тонким слоем поверх гигроскопической и удерживается молекулярными силами с большой силой и недоступна растениям.

Гигроскопическая влага образуется на поверхности частиц при поглощении поч вой из воздуха паров воды. Максимальная гигроскопичность составляет: у песчаных почв — около 1 %, у суглинистых — 5… 8, у глинистых 10… 12 % массы сухой почвы и недоступна растениям. Влажность устойчивого завядания соответствует 1, 5 2 й максимальной гигроскопич ности. Капиллярная влага заполняет все мелкие поры (ка пилляры) и передвигается в любом направлении от мест с более высоким увлажнением к местам с меньшей влаж ностью под действием сил поверхностного натяжения, не подчиняясь силам гравитации. Она доступна растениям.

Гравитационная влага заполняет в почве крупные по ры и пустоты, она подчиняется силам гравитации. Содер жится в почве после полива, обильных дождей, затем просачивается вглубь, уходя за пределы расположения корневой системы, или переходит в состояние капилляр ной влаги. Она доступна растениям Основные формы почвенной влаги: Полная влагоемкость (ПВ) — наибольшее количест во воды, которое может содержаться в почве при усло вии полного заполнения всех пустот и пор. Наименьшая влагоемкость (НВ) — наибольшее ко личество подвешенной воды, которое может удержаться в почве после полива.

Капиллярная влагоемкость (KB) — наибольшее ко личество капиллярно подпертой влаги, которое может содержаться в почве. Величина ее переменная и зависит от высоты слоя над уровнем грунтовой воды, для кото рого она определяется. Влажность разрыва капилляров (ВРК) — влажность, при которой подвешенная влага в процессе испарения теряет сплошность и перестает передвигаться к испаря ющей поверхности. Критическая влажность (КРВ) — влажность почвы, при переходе через которую от более высокой к более низкой влажности резко ухудшается снабжение растений водой.

Влажность устойчивого завядания (ВУ 3) — влажность, при которой у растений обнаруживаются признаки завя дания, не исчезающие при помещении их в атмосферу, насыщенную водяным паром. Прежнее название — ко эффициент завядания.

Доступную растениям воду делят на продуктивную и эффективную. Продуктивная влага — вода, которая используется растением. Она равна фактическому запасу влаги минус запас при влажности устойчивого завядания. Эффективная влага — вода, которая легко использу ется растением. Она равна фактическому запасу воды минус запас при критической влажности. Водоподъемная способность почвы — способность почвы перемещать влагу по капиллярам от уровня грун товых вод в верхние сухие слои капиллярной зоны. Вы сота подъема воды у песков 0, 3 0, 5 м, у супеси — 0, 6 0, 8, у тяжелых суглинистых почв — 2 3 м в почвогрунтах она достигает 7 м.

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.

От годового количества осадков во многом зависят производственная деятельность человека в целом, состояние и состав растительности, а следовательно, характер сельского хозяйства. Поэтому так важно исследовать состояние и пути распространения атмосферной влаги, закономерности формирования облачных масс, изучение возможности воздействия на них.

Спасибо за внимание!)))