Что характеризует влажность. Влажность воздуха

Часто с экранов телевизоров или из динамиков радиоприёмников мы слышим про давление и влажность воздуха. Но немногие знают, от чего зависят их показатели и как те или иные их значения сказываются на организме человека.

Для определения насыщенности воздуха водяными парами используются специальные приборы: психрометры и гидрометры. Психрометр Августа представляет собой планку с двумя термометрами: влажным и сухим.

Первый обмотан смоченной в воде тканью, которая при испарении охлаждает его корпус. Опираясь на показания этих термометров, по таблицам определяют относительную влажность воздуха. Существует множество различных гидрометров, их работа может быть основана на весовом, плёночном, электрическом или волосном, а также ряде других принципов действия. В последние годы обрели популярность интегральные датчики измерения. Для того чтобы проверить точность используются гидростаты.

Для количественного выражения содержания водяного пара в атмосфере используют различные характеристики влажности воздуха.

Парциальное давление водяного пара (е ) – основная и наиболее употребительная характеристика влажности. Эта та часть общего давления, которая обусловлена данным газом. Парциальное давление пропорционально его плотности и абсолютной температуре. Выражается в гектопаскалях.

Относительная влажность (f ) – отношение фактического давления пара к давлению насыщенного пара при данной температуре, выраженное в процентах:

Абсолютная влажность (а ) – масса водяного пара в граммах в 1 м 3 воздуха, т.е. плотность водяного пара, выраженная в граммах на кубический метр.

Для абсолютной влажности а справедливо выражение:

Если е в гПа, и , если е в мм. рт. ст.,

где е – в гектопаскалях (гПа); Т – в Кельвинах (К). Это выражение получим, если плотность водяного пара ρ w = (0,622e)/(R d T) выразим в граммах на 1 м 3 , а е – в гПа.

Абсолютная влажность меняется при адиабатических процессах. При расширении воздуха объем его увеличивается, и то же количество водяного пара распределяется на большой объем; следовательно, абсолютная влажность уменьшается. При сжатии воздуха абсолютная влажность растет.

Удельная влажность (массовая доля водяного пара) (q ) – отношение массы водяного пара в некотором объеме к общей массе влажного воздуха в том же объеме. Если этот объем равен 1 м 3 можно определить удельную влажность q как отношение плотности водяного пара к общей плотности влажного воздуха: q= ρ w / ρ

.

Т.к. величина (0,378 е/р ) мала по сравнению с единицей, то ее без больших погрешностей можно отбросить, формула примет вид:

Итак, удельную влажность можно вычислить, зная давление водяного пара и давление воздуха.

Удельная влажность – безразмерная величина. Из выражения видно, что ее значения всегда малы, поскольку р во много раз больше е . В соответствии с ГОСТом удельную влажность выражают в промилле (‰). Однако на практике ее часто выражают числом граммов водяного пара в килограмме воздуха:

В отличие от абсолютной влажности удельная влажность не меняется при адиабатическом расширении или сжатии воздуха, так как при адиабатических процессах меняется объем воздуха, но не масса его.

Близка по значению к удельной влажности другая безразмерная характеристика – отношение смеси (S ). Отношением смеси называют отношение массы водяного пара к массе сухого воздуха в том же объеме. Так же как и удельную влажность, на практике отношение смеси выражают числом граммов водяного пара на килограмм сухого воздуха:

Температура, при которой содержащийся в воздухе водяной пар достигает насыщения при неизменном общем давлении воздуха, называется точкой росы (τ ) . Так, если при температуре воздуха ±27°С давление пара в нем равно 23,4 гПа, то такой воздух не является насыщенным. Для того чтобы он стал насыщенным, нужно было бы понизить его температуру до +20°С. Вот эта температура +20°С и является в данном случае точкой росы. Очевидно, что чем меньше разница между фактической температурой и точкой росы, тем ближе воздух к насыщению. При насыщении точка росы равна фактической температуре.

Разность между температурой воздуха Т и точкой росы т называется дефицитом точки росы (Δ) :

Разность между давлением насыщенного пара Е при данной температуре воздуха и фактическим давлением е пара в воздухе называется дефицитом насыщени я (D ):

Выражается в гектопаскалях.

5. Суточный и годовой год влажности воздуха. Географическое распределение
влажности воздуха

Абсолютное содержание водяного пара в воздухе можно характеризовать следующими величинами: парциальное давление, абсолютная влажность и отношение смеси.

Парциальное давление водяного пара изменяется в суточном и годовом ходе. Амплитуда суточного хода в умеренных широтах мала: 1–2 гПа осенью и зимой и 3–4 гПа весной и летом, хотя в отдельные дни увеличивается до 6–8 гПа. На море и в приморских областях парциальное давление водяного пара имеет простой суточный ход, параллельный суточному ходу температуры воздуха (парциальное давление больше днем, когда и температура выше). Это характерно и для внутриматериковых частей в холодное время года.

В теплое время года в глубине материков парциальное давление водяного пара имеет двойной суточный ход: 2 максимума и 2 минимума. Первый минимум совпадает с минимумом температуры воздуха (рано утром). Затем парциальное давление растет до 9 ч. утра, после этого убывает до 15 ч., когда наступает второй минимум. При чем в сухих местах этот минимум является главным. Второй максимум наблюдается около 21–22 ч. Причиной такого двойного суточного хода является развитие конвекции в околополуденные часы, которая способствует перемещению водяного пара снизу вверх, что и приводит к уменьшению содержания водяного пара у земной поверхности (первый минимум). Второй минимум образуется вследствие конденсации водяного пара в ночные часы.

Годовой ход давления водяного пара параллелен ходу температуры: летом оно больше, зимой меньше. Годовая амплитуда е тем больше, тем больше амплитуда температур. В Беларуси величина парциального давления изменяется от 3–4 гПа в январе до 14–15 гПа в июле.

Относительная влажность воздуха представляет наибольший практический интерес, т.к. характеризует степень насыщенности воздуха водяным паром. Относительная влажность воздуха также имеет суточный и годовой ход.

Суточный ход относительной влажности воздуха зависит от суточного хода парциального давления и суточного хода давления насыщения, которое в свою очередь зависит от температуры воздуха. Парциальное давление в течение суток меняется мало, а давление насыщения – достаточно резко, вместе с температурой. Поэтому суточный ход относительной влажности не совпадает с суточным ходом температуры. При падении температуры относительная влажность воздуха растет и наоборот. Суточный минимум относительной влажности наблюдается в околополуденные часы (максимальная температура), а суточный максимум совпадает с минимальной температурой (около восхода солнца).

В Беларуси суточный ход относительной влажности в зимние месяцы практически не выражен (амплитуда составляет всего 3–5%). Летом разность между экстремальными значениями может достигать в среднем многолетнем 15–20%, а на юго-востоке (ст. Василевичи) – превышает 30%.

В годовом ходе относительная влажность воздуха также изменяется обратно температуре. Исключение составляют муссонные области, где период с максимальной относительной влажности совпадает с периодами ветров с моря и выпадения муссонных дождей (лето). А зимой относительная влажность воздуха уменьшена, что связано с выносом воздуха с материка.

Наименьшие значения относительной влажности (65–70%) в Беларуси приходятся не на самый теплый месяц года, а на переходный весенний – май, когда нарастание температуры над сушей идет быстрее, чем рост содержания влаги в воздушных массах, приходящих с поверхности океана. В летнее время относительная влажность воздуха медленно увеличивается, в среднем на 2–4% в месяц. В холодную часть года (октябрь – март) средние месячные значения относительной влажности 80–90%, максимум наблюдается в декабре 87–90%. Начиная с января, относительная влажность воздуха уменьшается.

Географическое распределение влажности воздуха зависит от испарения и от переноса влаги воздушными течениями. На географических картах изолинии давления водяного пара следуют за изотермами, особенно в холодный период года. Наибольшие значения е в течение года наблюдаются у экватора (20–25 гПа, до 30–35 гПа). С широтой парциальное давление убывает, при этом над сушей в большей мере, чем над океаном. Во внутренних районах Антарктиды и якутского полюса холода парциальное давление водяного пара меньше 0,1 гПа. Летом изолинии парциального давления над сушей проходят близко к широтным кругам (температура растет, а испарение ограничено запасами влаги). В районах суши с морским климатом парциальное давление имеет высокие значения и зимой и летом (циркуляция атмосферы), в муссонных областях оно мало зимой и велико летом. В среднем годовая и для всей Земли абсолютная влажность составляет 11 г/м 3 .

Относительная влажность высока в экваториальной зоне (средняя 85% и больше), в субполярных и полярных областях. Но причины такой высокой относительной влажности различны: в первом случае парциальное давление велико, а температуры не очень высокие (облачность), во втором – парциальное давление мало, а температуры низкие, особенно зимой. Также велика относительная влажность воздуха зимой в умеренных широтах. В летнее время – также в муссонных районах Индии (ветер с океана). Очень низкая относительная влажность воздуха круглый год в тропических и субтропических пустынях: Сахара, Аравия, Мексика, Австралия и др., где температуры очень высокие, а парциальное давление – очень мало. Летом – также во внетропических пустынях Колорадо и Средней Азии. Зимой – в Индии, где дует материковый ветер.

Парциальное давление водяного пара убывает с высотой, причем быстрее, чем общее давление (и плотность) воздуха. Относительная влажность меняется с высотой менее закономерно. В целом с высотой относительная влажность воздуха убывает, но на высотах, где происходит облакообразование, она растет. В слоях с инверсионным распределением температуры относительная влажность воздуха уменьшена.

На высоте 1,5–2 км плотность водяного пара становится меньше в среднем в 2 раза, а на высоте 5–6 км, содержание водяного пара в воздухе в 10 раз меньше, чем у земной поверхности (при этом общая плотность воздуха убывает лишь в 2 раза). На высоте 10–12 км давление паров воды в 100 раз меньше, чем у земли. Таким образом, выше 10–15 км содержание водяного пара в воздухе ничтожно мало.

В воздухе, характеризуемое рядом величин. Вода, испарившаяся с поверхности при их нагревании, попадает в и сосредотачивается в нижних слоях тропосферы. Температура, при которой воздух достигает насыщения влагой при данном содержании водяного пара и неизменном , называется точкой росы.

Влажность характеризуется следующими показателями:

Абсолютная влажность (лат. absolutus - полный). Она выражается массой водяного пара в 1м воздуха. Исчисляется в граммах водяного пара на 1 м3 воздуха. Чем выше , тем больше абсолютная влажность, так как больше воды при нагревании переходит из жидкого состояния в парообразное. Днем абсолютная влажность больше, чем ночью. Показатель абсолютной влажности зависит от : в полярных широтах, например, она равна до 1 г на 1 м2 водяного пара, на экваторе до 30 грамм на 1 м2 в Батуми ( , побережье ) абсолютная влажность составляет 6 г на 1 м, а в Верхоянске ( , ) - 0,1 грамма на 1 м От абсолютной влажности воздуха в большой степени зависит растительный покров местности;

Относительная влажность . Это отношение количества влаги, находящейся в воздухе, к тому количеству, которое он может содержать при той же температуре. Исчисляется относительная влажность в процентах. Например, относительная влажность равна 70%. Это значит, что воздух содержит 70% того количества пара, которое он может вместить при данной температуре. Если суточный ход абсолютной влажности прямо пропорционален ходу температур, то относительная влажность обратно пропорциональна этому ходу. Человек чувствует себя хорошо при , равной 40-75%. Отклонение от нормы вызывает болезненное состояние организма.

Воздух в природе редко бывает насыщенным водяными парами, но всегда содержит какое-то его количество. Нигде на Земле не была зарегистрирована относительная влажность, равная 0%. На метеорологических станциях влажность измеряется с помощью прибора гигрометра, кроме того, используются приборы-самописцы - гигрографы;

Воздух насыщенный и ненасыщенный. При испарении воды с поверхности океана или суши воздух не может вмещать водяной пар беспредельно. Этот предел зависит от . Воздух, который больше не может вместить влагу, называется насыщенным. Из этого воздуха при малейшем охлаждении его начинают выделяться капельки воды в виде росы, . Это происходит потому, что вода при охлаждении переходит из состояния (пар) в жидкое. Воздух, находящийся над сухой и теплой поверхностью, обычно содержит водяного пара меньше, чем мог бы содержать при данной температуре. Такой воздух называется ненасыщенным. При его охлаждении не всегда выделяется вода. Чем воздух теплее, тем больше его способность к влагопоглощению. Например, при температуре -20°С воздух содержит не более 1 г/м воды; при температуре + 10°С - около 9 г/м3, а при +20°С - около 17 г/м Поэтому при кажущейся сильной влажности воздуха в

Упругость водяного пара – парциальное (частичное) давление водяного пара в воздухе

Абсолютная влажность воздуха – кол-во водяного пара в граммах в 1 м 3

Удельная влажность –

Относительная влажность (R) – отношение упругости вод. Пара при той той же температуры в %.

Конденсация – процесс перехода из газа в жидкость

Сублимация- из газообразного в твердое (минуя жидкое состояние)

Условия сублимации и конденсации:

Наличие водяного пара в атмосфере в сос-нии насыщенности

Наличие центров кристаллизации

Строение атмосферы. Перечислите составляющие ее слои с указанием высот.

Дайте определение атмосферного фронта, приведите их классификацию.

Атмосф фронт – переходные зоны между возд массами, характеризуется резкими изменениями значений метрологических эл-тов в горизонт. направлении.

Классификация:

Теплый фронт – перемещающийся в сторону отступающей холодной воздушной массы (как по клину холодного воздуха поднимается теплый до 6-7км).

Холодный фронт – перемещающийся в сторону отступающей теплой воздушной массы. Типы:

1-го рода вторжение холодного воздуха вдоль всей пов-ти восходящего движения теплого воздуха

2-го рода – теплый воздух неустойчив и содержит запасы влаги. Холодный воздух вытесняет теплый (в тепл возд массе появляются восходящие вертикальные движения, то приводит к формированию кочево-дождевых облаков, верхняя граница достигает тропопаузы)

Карты барической топографии. Характеристика.

Карты барич топографии – по аэрологическим наблюдениям составляют для пов-тей (АТ850 высота 1.5 км над землей) (АТ700 высота 3 км), (АТ500 – 5км) (АТ300 – 9км)

Перечислите барические системы. Дайте их краткую характеристику.

Циклон (Н) – барич сис-ма виде замкнутых изобар, с низким давлением в центре. Область сходимости приземных ветров дуют под углом 30-40° к центру циклона, против час стрелки.

Ложбина – вытянутая полоса пониженного давления между 2-мя антициклонами, обладающая осью, вблизи которой изобары имеют max кривизну

Ось – линия min давления, линия сходимости приземных ветров

Антициклон (В) - барич сис-ма виде замкнутых изобар с высоким давлением в центре, область расходимости призем. ветров. Ветер по час стрелке, отклоняется от изобары в сторону низк давления на 30°

Гребень – вытянутая полоса пониж давления между 2-мя циклонами, выраженная ось в ось в близи которой изобары max кривизну. Ось гребня – линяя max давления, линия расходимости приземных ветров

Барические седловины – промежуточная барич си-ма, между 2-мя циклонами и 2-мя антициклонами. Погода обусловлена св-ми возд массы где была сформирована. Ветры слабые, неустойчивые. Зимой на суше радиальные туманы и волнистые облака. Летом – мощнокуч. и кучево-дождевые облака с дождем и громом.

Дайте определение грозы и представьте схему грозового облака.

Гроза – процесс конденсации водяного пара в атмосфере, сопровождающ. Молниями и громом.

Фронтальные грозы – при взаимодействии двух воздушных масс (теплой и холодной), тянутся длинной цепью и охватывают большие пространства.

Дайте определение боевого порядка. Перечислите, что он должен обеспечивать.

Боевой порядок - взаимное расположение частей, подразделений ЛА в воздухе для совместного выполнения боевой задачи.

БП обеспечивает:

Успешное преодоление ПВО

Полное использование боевых возможностей частей и подразделений

Наилучшие условия для поиска и выхода на цели

Наилучшие условия для наблюдения за возд пространством

Свободу маневра и пилотирования

Удобство и непрерывность управления

Безопасность ЛА от столкновения в воздухе

Безопасность от поражения своими боеприпасами

Определение сбора БП. Перечислите этапы. Сущность БП.

Сбор – маневр одиночных (групп) самолетов с целью построения заданного БП в назн время на назн высоте в утвержденном р-не

Этапы БП:

Взлет и набор высоты построения БП

Выход в исходную точку начала маневрирования

Маневрирования для занятия заданного БП

Сущность БП = БП обеспечивает

Охарактеризуйте способ набора высоты на безопасных дистанциях.

Применяется при взлете парой (звеной) и может использоваться в случаях, когда интервал взлета меньше безопасной временной дистанции для пробивания облаков на безопасных дистанциях

Охарактеризуйте способ набора высоты на безопасных разностях высот (по разным глиссадам).

РБЗ контролирует точность выдерживания заданного направления и сохранение безопасных разностей высот экипажами использования ОНИ, оператора ПРВ и доклады летчиков

ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА — содержание водяного пара в воздухе, характеризуемое рядом величин. Вода, испарившаяся с поверхности материков и океанов при их нагревании, попадает в атмосферу и сосредотачивается в нижних слоях тропосферы. Температура, при которой воздух достигает насыщения влагой при данном содержании водяного пара и неизменном давлении, называется точкой росы.

Влажность характеризуется следующими показателями:

Абсолютная влажность (лат. absolutus — полный). Она выражается массой водяного пара в 1 м³ воздуха. Исчисляется в граммах водяного пара на 1 м³ воздуха. Чем выше температура воздуха, тем больше абсолютная влажность, так как больше воды при нагревании переходит из жидкого состояния в парообразное. Днем абсолютная влажность больше, чем ночью. Показатель абсолютной влажности зависит от географического положения данной точки: в полярных широтах, например, она равна до 1 г. на 1 м³ водяного пара, на экваторе до 30 грамм на 1 м³; в Батуми (Грузия, побережье Черного моря) абсолютная влажность составляет 6 г. на 1 м³, а в Верхоянске (Россия, Северо-Восточная Сибирь) — 0,1 грамма на 1 м³. От абсолютной влажности воздуха в большой степени зависит растительный покров местности;

Относительная влажность. Это отношение количества влаги, находящейся в воздухе, к тому количеству, которое он может содержать при той же температуре. Исчисляется относительная влажность в процентах. Например, относительная влажность равна 70%. Это значит, что воздух содержит 70% того количества пара, которое он может вместить при данной температуре. Если суточный ход абсолютной влажности прямо пропорционален ходу температур, то относительная влажность обратно пропорциональна этому ходу. Человек чувствует себя хорошо при относительной влажности, равной 40-75%. Отклонение от нормы вызывает болезненное состояние организма.

Воздух в природе редко бывает насыщенным водяными парами, но всегда содержит какое-то его количество. Нигде на Земле не была зарегистрирована относительная влажность, равная 0%. На метеорологических станциях влажность измеряется с помощью прибора гигрометра, кроме того, используются приборы-самописцы — гигрографы;

Воздух насыщенный и ненасыщенный. При испарении воды с поверхности океана или суши воздух не может вмещать водяной пар беспредельно. Этот предел зависит от температуры воздуха. Воздух, который больше не может вместить влагу, называется насыщенным. Из этого воздуха при малейшем охлаждении его начинают выделяться капельки воды в виде росы, туманов. Это происходит потому, что вода при охлаждении переходит из газообразного состояния (пар) в жидкое. Воздух, находящийся над сухой и теплой поверхностью, обычно содержит водяного пара меньше, чем мог бы содержать при данной температуре. Такой воздух называется ненасыщенным. При его охлаждении не всегда выделяется вода. Чем воздух теплее, тем больше его способность к влагопоглощению. Например, при температуре —20°С воздух содержит не более 1 г/м³ воды; при температуре + 10°С — около 9 г/м³, а при +20°С — около 17 г/м³. Поэтому при кажущейся сильной влажности воздуха в тундре и его сухости в степи абсолютная влажность их может быть одинакова благодаря их разнице в температуре.

Расчет влажности воздуха имеет большое значение не только для определения погоды, но и для проведения многих технических мероприятий, при хранении книг и музейных картин, при лечении легочных болезней и особенно при орошении полей.