Вода в атмосфере

В самом начале рассказа об атмосфере уже говорилось о том, что в состав воздуха входит водяной пар.
Он действительно есть в воздухе. Разве может его не быть? Вот прошёл дождь. Оставшиеся после него лужи куда-то исчезают.

С утра мы поливаем грядки, а к вечеру они уже сухие. Что происходит с этой водой? Она испаряется, то есть превращается в пар. Она не исчезла, а стала частью воздуха. Мы её уже не видим, но она есть. Кстати, если дождя не было и мы забыли полить помидоры, то всё равно испаряться есть чему. Испаре́ние идёт с поверхности водоёмов, с листьев растений и т. д. (Рис. 88). Так что водяной пар присутствует в воздухе всегда.

Другое дело, что водяного пара в воздухе может быть много или мало. Воздух бывает влажным или сухим.

Знаете, что самое приятное в теме «Атмосфера»? В ней всё взаимосвязано. Вот мы говорили о том, что атмосферное давление зависит от температуры воздуха. Ветер, в свою очередь, зависит от давления. Следовательно, ветер зависит от температуры. Ведь так? Теперь рассмотрим зависимость влажности воздуха от температуры.
В какое время суток, как правило, возникает туман? Вечером. Или рано утром. Если он появился утром, то что с ним происходит днём? Он буквально на глазах улетучивается, рассеивается. Почему происходит именно так? Посмотрим на процесс глазами географа. Под утро поверхность Земли сильно охлаждается. Остывает и воздух над ней. При остывании воздух, как и другие вещества, сжимается. Молекулам водяного пара становится «тесно», они сближаются всё сильнее и сильнее (Рис. 89). Наконец они начинают сталкиваться друг с другом и образуют мельчайшие капельки. Они так малы, эти капельки, что каждую в отдельности мы не можем видеть, но вместе они образуют туман (Рис. 90). Когда водяной пар становится виден — это уже не водяной пар. Это мелкие капельки воды. Процесс превращения водяного пара в капельки воды называется конденса́цией (см. рис. 89). В переводе это слово означает «сгущение».

Существует абсолютная вла́жность — это максимально возможное содержание влаги в атмосфере при данной температуре и относительная влажность — фактическое содержание влаги в атмосфере. В прогнозе погоды мы слышим значение относительной влажности, которая измеряется в процентах.

Потом встаёт солнце, земля нагревается, от неё нагревается воздух, а мельчайшие капельки воды, из которых состоял туман, испаряются и снова превращаются в водяной пар, и туман довольно быстро исчезает.
Подведём итог. Холодный воздух — более плотный. Это значит, что в нём ме́ста для водяного пара осталось немного. В тёплом же воздухе молекулам водяного пара просторно. Потому что тёплый летний воздух может вместить больше водяного пара, чем холодный осенний. Поэтому тёплый воздух обычно бывает более влажным, чем холодный.

Поскольку влажность воздуха зависит от температуры воздуха, то можно сформулировать главную закономерность распределения влаги на поверхности Земли. Самые влажные районы планеты расположены на экваторе, где высоки температуры воздуха. А в районе полюсов воздух очень сухой. В тропической зоне тоже существуют исключительно сухие места. Причину их возникновения мы будем изучать в 7 классе.
Можно назвать и ещё одну закономерность: воздух над океанами всегда более влажный, чем воздух над материками, поскольку с поверхности океанов испаряется больше воды.

До этого мы говорили только о тумане, но и облака возникают почти так же. Единственная разница состоит в том, что возникновение облаков связано не с утренним или вечерним охлаждением воздуха. Если воздух поднимается вверх, то он остывает. Вы ведь помните, что с высотой температура понижается? А на сколько понижается, помните? Правильно! На 6° С на каждый километр подъёма. Воздух поднимается, охлаждается, содержащийся в воздухе водяной пар конденсируется, и возникают облака. Существует много видов облаков, которые отличаются по внешнему виду и по высоте, на которой они образуются (Рис. 91). Основными видами облаков являются: слоистые, кучевые, перистые. Но при конденсации водяного пара возникают не только туманы и облака.

Что такое атмосферные осадки, конечно, знает любой человек. Ведь наверняка каждый не раз в своей жизни мок под дождём или наблюдал снегопад.
Поэтому сразу начнём с определения, которое нужно запомнить: атмосферными осадками называется вода, выпадающая из воздуха или из облаков на Землю в жидком или твёрдом состоянии.
Как связаны осадки и конденсация? Очень просто. Конденсация происходит потому, что при охлаждении воздух становится плотнее и молекулы водяного пара образуют капли. Капли, из которых состоят облака и туман, очень мелкие. Их диаметр не превышает 0,01 мм. Но процесс охлаждения может продолжаться и дальше. Воздух становится плотнее, и в результате этим мелким каплям становится тесно. Они образуют более крупные капли, которые и называют дождевыми. Их диаметр уже не меньше 0,5 мм, а может достигать и 5 мм. Облака как бы набухают водой. Они уже не белые, а тёмно-серые. Такие облака называют дождевыми (Рис. 92).

Капли, которые содержатся в таких облаках, слишком тяжелы для того, чтобы находиться в воздухе, подобно каплям тумана. И они падают вниз, образуя осадки. Так возникают жидкие атмосферные осадки, то есть дожди.
Дожди могут быть разными. Например, ли́вень — это сильный, как правило, кратковременный дождь. Мо́рось — несильный, мелкий, долгий дождь, при котором кажется, что капли не падают, а просто «висят» в воздухе.
Если облака образовались на большой высоте, где низкие температуры, то возможно выпадение гра́да.

Зимой выпадает другой вид атмосферных осадков — снег. Возникает он в облаках, которые в это время года состоят совсем не из капель, а из крошечных ледяных кристалликов. Они имеют форму иголочек и снежинок.
Снежинки очень красивы. Их форма никогда не повторяется. Но у всех снежинок есть общая черта — у них обязательно по шесть лучей (Рис. 93). Почему именно так? Это не так легко объяснить. Можно лишь сказать, что это связано со свойствами кристаллов льда.

Отдельные снежинки могут слипаться, и тогда на поверхность Земли падают хлопья снега, размеры которых достигают 1–2 см.
На метеорологических станциях ведутся наблюдения за количеством осадков. Для этой цели служит специальный прибор — осадкоме́р. С его помощью определяют суточное количество осадков (Рис. 94). Если выпадают твёрдые осадки, то для оценки их количества снег сначала нужно растопить.

Все ли осадки непременно выпадают из облаков? Нет, не все. Есть осадки, которые образуются при соприкосновении влажного воздуха с охлаждёнными поверхностями. Такими поверхностями могут быть земля, стены домов, трава, деревья, провода.
В этом случае возникают такие виды атмосферных осадков, как роса́ и и́ней. Летней ночью капельки воды покрывают растения и другие предметы на поверхности Земли. Они и называются росой (Рис. 95). Возникает роса из-за быстрого охлаждения земной поверхности после захода солнца. Воздух соприкасается с этой холодной поверхностью и остывает сам. Что происходит дальше? Очевидно, конденсация водяного пара и образование капелек воды. Роса обычно возникает вечером, держится всю ночь, а с восходом солнца испаряется.

Если же ночью рассматриваемые поверхности охлаждаются до температуры ниже нуля, то на них появляется иней (Рис. 96). В сущности, иней — это роса, возникающая в холодное время года.