Kondenzácia je zmena skupenstva látky z plynného na kvapalné alebo pevné. Ale čo je kondenzácia v mastabe planéty?
Atmosféra planéty Zem v každom danom čase obsahuje viac ako 13 miliárd ton vlhkosti. Tento údaj je takmer konštantný, pretože straty spôsobené zrážkami sú nakoniec priebežne nahrádzané vyparovaním.
Rýchlosť cirkulácie vlhkosti v atmosfére sa odhaduje na kolosálne číslo - asi 16 miliónov ton za sekundu alebo 505 miliárd ton ročne. Ak by zrazu všetka vodná para v atmosfére skondenzovala a vypadla ako zrážky, potom by táto voda mohla pokryť celý povrch glóbus vrstva asi 2,5 centimetra, inými slovami, atmosféra obsahuje množstvo vlhkosti zodpovedajúce iba 2,5 centimetrom dažďa.
Keďže na Zemi spadne za rok v priemere 92 centimetrov, vlhkosť v atmosfére sa obnoví 36-krát, to znamená, že 36-krát sa atmosféra nasýti vlhkosťou a zbaví sa jej. To znamená, že molekula vodnej pary zostane v atmosfére priemerne 10 dní.
Po odparení sa molekula vodnej pary zvyčajne unáša stovky a tisíce kilometrov, kým kondenzuje a padá na Zem so zrážkami. Voda, sneh alebo krúpy vo vysokohorských oblastiach západnej Európy prekonáva asi 3000 km od severného Atlantiku. Medzi premenou kvapalnej vody na paru a zrážkami na Zemi prebieha niekoľko fyzikálnych procesov.
Z teplého povrchu Atlantiku sa molekuly vody dostávajú do teplého vlhkého vzduchu, ktorý následne stúpa nad okolitý chladnejší (hustejší) a suchší vzduch.
Ak dôjde k silnému turbulentnému miešaniu vzdušných hmôt, potom sa v atmosfére na hranici dvoch vzduchových hmôt objaví vrstva miešania a oblačnosti. Asi 5% ich objemu tvorí vlhkosť. Vzduch nasýtený parou je vždy ľahší, po prvé preto, že sa ohrieva a vychádza z teplého povrchu, a po druhé preto, že 1 kubický meter čistej pary je asi o 2/5 ľahší ako 1 kubický meter čistého suchého vzduchu pri rovnakej teplote a tlak. Z toho vyplýva, že vlhký vzduch je ľahší ako suchý a teplý a vlhký ešte viac. Ako uvidíme neskôr, je to veľmi dôležitý fakt pre procesy zmeny počasia.
Vzduch môže stúpať z dvoch dôvodov: buď preto, že sa stáva ľahším v dôsledku zahrievania a vlhkosti, alebo preto, že naň pôsobia sily, ktoré spôsobujú, že stúpa nad niektoré prekážky, ako sú masy chladnejšieho a hustejšieho vzduchu, alebo cez kopce a hory.
Stúpajúci vzduch, zasiahnutie vrstiev menej atmosferický tlak nútené expandovať a zároveň ochladzovať. Rozšírenie niečo stojí Kinetická energia, ktorá sa odoberá na úkor tepelnej a potenciálnej energie atmosférický vzduch, a tento proces nevyhnutne vedie k zníženiu teploty. Rýchlosť ochladzovania stúpajúcej časti vzduchu sa často mení, ak sa táto časť zmieša s okolitým vzduchom.
Suchý vzduch, v ktorom nedochádza ku kondenzácii ani vyparovaniu, ako aj miešanie, ktoré neprijíma energiu v inej forme, sa pri stúpaní alebo klesaní konštantne ochladzuje alebo ohrieva (o 1 °C na 100 metrov). Táto hodnota sa nazýva suchý adiabatický gradient. Ale ak je stúpajúca vzduchová hmota vlhká a dochádza v nej ku kondenzácii, tak sa latentné kondenzačné teplo uvoľňuje a teplota vzduchu nasýteného parou klesá oveľa pomalšie.
Toto množstvo zmeny teploty sa nazýva mokro-adiabatický gradient. Nie je konštantná, ale mení sa s množstvom uvoľneného latentného tepla, inými slovami, závisí od množstva skondenzovanej pary. Množstvo pary závisí od toho, ako veľmi klesne teplota vzduchu. V nižších vrstvách atmosféry, kde je vzduch teplý a vysoká vlhkosť, je mokro-adiabatický gradient o niečo viac ako polovica sucho-adiabatického gradientu. Ale mokro-adiabatický gradient sa postupne zvyšuje s výškou a veľmi vysoká nadmorská výška v troposfére sa takmer rovná suchému adiabatickému gradientu.
Vztlak pohybujúceho sa vzduchu je určený pomerom medzi jeho teplotou a teplotou okolitého vzduchu. Spravidla v reálnej atmosfére teplota vzduchu klesá nerovnomerne s výškou (tejto zmene sa zjednodušene hovorí gradient).
Ak je hmota vzduchu teplejšia a teda menej hustá ako okolitý vzduch (a obsah vlhkosti je konštantný), potom stúpa rovnako ako detská lopta ponorená v nádrži. Naopak, keď je pohybujúci sa vzduch chladnejší ako okolitý vzduch, jeho hustota je vyššia a klesá. Ak má vzduch rovnakú teplotu ako susedné hmoty, ich hustota je rovnaká a hmota zostáva nehybná alebo sa pohybuje len spolu s okolitým vzduchom.
V atmosfére teda prebiehajú dva procesy, z ktorých jeden podporuje rozvoj vertikálneho pohybu vzduchu a druhý ho spomaľuje.
Ak nájdete chybu, zvýraznite časť textu a kliknite Ctrl+Enter.
Atmosféra nie je jednotná. Vo svojom zložení, najmä v blízkosti zemského povrchu možno rozlíšiť vzduchové hmoty.
Vzduchové hmoty sú oddelené veľké objemy vzduchu, ktoré majú určité spoločné vlastnosti(teplota, vlhkosť, priehľadnosť atď.) a pohyb ako celok. V rámci tohto objemu však môžu byť vetry rôzne. Vlastnosti vzdušnej hmoty sú určené oblasťou jej vzniku. Získava ich v procese kontaktu s podkladovým povrchom, nad ktorým sa tvorí alebo zotrváva. Vzduchové hmoty majú rôzne vlastnosti. Napríklad vzduch v Arktíde je nízky a vzduch v trópoch vysoké teploty vo všetkých ročných obdobiach sa vzduch v severnom Atlantiku výrazne líši od vzduchu na pevnine Eurázie. Horizontálne rozmery vzdušných hmôt sú obrovské, sú primerané kontinentom a oceánom alebo ich veľkým častiam. Existujú hlavné (zonálne) typy vzdušných hmôt, ktoré sa tvoria v pásoch s rôznym atmosférickým tlakom: arktický (antarktický), mierny (polárny), tropický a rovníkový. Zónové vzduchové hmoty sú rozdelené na námorné a kontinentálne - v závislosti od charakteru podkladového povrchu v oblasti ich formovania.
Arktický vzduch sa tvorí nad Severným ľadovým oceánom a v zime aj nad severom Eurázie a Severnej Ameriky. Vzduch sa vyznačuje nízkou teplotou, nízkym obsahom vlhkosti, dobrou viditeľnosťou a stabilitou. Jeho prieniky do miernych zemepisných šírok spôsobujú výrazné a prudké ochladenie a určujú prevažne jasné a mierne zamračené počasie. Arktický vzduch je rozdelený do nasledujúcich odrôd.
Prímorský arktický vzduch (mAv) – vzniká v teplejšej európskej Arktíde bez ľadu s vyššou teplotou a vyšším obsahom vlhkosti. Jeho vpády na pevninu v zime spôsobujú otepľovanie.
Kontinentálny arktický vzduch (cAv) - vznikol nad strednou a východnou ľadovou Arktídou a severným pobrežím kontinentov (v zime). Vzduch je veľmi nízke teploty, nízky obsah vlhkosti. Invázia KAV na pevninu spôsobuje za jasného počasia a dobrej viditeľnosti silné ochladenie.
Analóg arktického vzduchu v Južná pologuľa je antarktický vzduch, ale jeho vplyv siaha najmä na priľahlé morské povrchy, menej často na južný cíp Južnej Ameriky.
Stredný (polárny) vzduch. Je to vzduch miernych zemepisných šírkach. Má tiež dva podtypy. Kontinentálny mierny vzduch (CHF), ktorý sa tvorí nad rozsiahlymi povrchmi kontinentov. V zime je veľmi chladné a stabilné, počasie býva jasné s tuhými mrazmi. V lete sa veľmi oteplí, vznikajú v ňom stúpavé prúdy, tvoria sa oblaky, často prší, pozorujú sa búrky. Morský mierny vzduch (MOA) sa tvorí v stredných zemepisných šírkach nad oceánmi a na kontinenty je prenášaný západnými vetrami a cyklónmi. Vyznačuje sa vysokou vlhkosťou a miernymi teplotami. V zime MUW prináša zamračené počasie, výdatné zrážky a vyššie teploty (topenia). V lete prináša aj veľa oblačnosti, dažďov; teplota pri vstupe klesá.
Mierny vzduch preniká do polárnych, ale aj subtropických a tropických zemepisných šírok.
Tropický vzduch sa tvorí v tropických a subtropických zemepisných šírkach av lete - v kontinentálnych oblastiach na juhu miernych šírok. Existujú dva podtypy tropického vzduchu. Nad pevninou sa tvorí kontinentálny tropický vzduch (cT), ktorý sa vyznačuje vysokými teplotami, suchom a prašnosťou. Morský tropický vzduch (mTw) sa tvorí nad tropickými vodami ( tropické zóny oceán), vyznačujúci sa vysokou teplotou a vlhkosťou.
Tropický vzduch preniká do miernych a rovníkových zemepisných šírok.
Rovníkový vzduch sa tvorí v rovníková zóna z tropického vzduchu, ktorý prinášajú pasáty. Vyznačuje sa vysokými teplotami a vysokou vlhkosťou počas celého roka. Okrem toho sa tieto vlastnosti zachovávajú nad pevninou aj nad morom, takže rovníkový vzduch nie je rozdelený na morské a kontinentálne podtypy.
Vzduchové hmoty sú v neustálom pohybe. Navyše, ak sa vzduchové hmoty presunú do vyšších zemepisných šírok alebo na chladnejší povrch, nazývajú sa teplé, pretože prinášajú oteplenie. Vzduchové hmoty pohybujúce sa do nižších zemepisných šírok alebo viac teplý povrch sa nazývajú studené. Prinášajú chlad.
Presunom do iných geografických oblastí vzduchové hmoty postupne menia svoje vlastnosti, predovšetkým teplotu a vlhkosť, t.j. presunúť do iných typov vzdušných hmôt. Proces premeny vzdušných hmôt z jedného typu na druhý pod vplyvom miestnych podmienok sa nazýva transformácia. Napríklad tropický vzduch, prenikajúci k rovníku a do miernych zemepisných šírok, sa mení na rovníkový a mierny vzduch. Morský mierny vzduch, ktorý sa raz nachádza v hlbinách kontinentov, sa v zime ochladzuje a v lete zahrieva a vždy vysychá a mení sa na mierny kontinentálny vzduch.
Všetky vzduchové hmoty sú navzájom prepojené v procese ich neustáleho pohybu, v procese všeobecnej cirkulácie troposféry.
— dôležitým faktorom tvorba klímy. Vyjadruje sa pohybom rôznych druhov vzdušných hmôt.
vzdušných hmôt- Sú to pohyblivé časti troposféry, ktoré sa navzájom líšia teplotou a vlhkosťou. Vzduchové hmoty sú námorná a kontinentálny.
Nad oceánmi sa tvoria morské vzdušné masy. Sú vlhšie ako kontinentálne, ktoré vznikajú nad pevninou.
V rôznych klimatickými zónami Zem je tvorená jej vzduchovými hmotami: rovníkové, tropické, mierne, arktické a Antarktída.
Pohyblivé vzdušné hmoty si dlho zachovávajú svoje vlastnosti, a preto určujú počasie miest, kam dorazia.
Arktické vzdušné masy forma nad Severným ľadovým oceánom (v zime - a nad severom kontinentov Eurázie a Severná Amerika). Vyznačujú sa nízkou teplotou, nízkou vlhkosťou a vysokou priehľadnosťou vzduchu. Prieniky arktických vzdušných más do miernych zemepisných šírok spôsobujú prudké ochladenie. Zároveň je prevažne jasné a polooblačné počasie. Pri pohybe hlboko na pevninu na juh sa arktické vzduchové masy premieňajú na suchý kontinentálny vzduch miernych zemepisných šírok.
Kontinentálna Arktída vzduchové hmoty vznikajú nad ľadovou Arktídou (v jej strednej a východnej časti) a nad severným pobrežím kontinentov (v zime). Ich vlastnosti sú veľmi nízke teploty vzduchu a nízky obsah vlhkosti. Invázia kontinentálnych arktických vzdušných más na pevninu vedie za jasného počasia k prudkému ochladeniu.
Morská Arktída vzduchové hmoty vznikajú v teplejších podmienkach: nad bezľadovou vodnou plochou s vyššou teplotou vzduchu a vysokým obsahom vlhkosti – to je európska Arktída. Vpády takýchto vzdušných hmôt na pevninu v zime dokonca spôsobujú otepľovanie.
Analógom arktického vzduchu na severnej pologuli na južnej pologuli sú Antarktické vzdušné masy. Ich vplyv sa vo väčšej miere rozširuje na priľahlé morské povrchy a zriedkavo aj na južný okraj pevniny Južnej Ameriky.
Mierne(polárny) vzduch je vzduch miernych zemepisných šírok. Stredné vzduchové hmoty prenikajú do polárnych, ako aj subtropických a tropických zemepisných šírok.
Kontinentálne mierne vzduchové hmoty v zime zvyčajne prinášajú jasné počasie so silnými mrazmi av lete - dosť teplé, ale zamračené, často daždivé, s búrkami.
morské mierne vzduchové hmoty sú na pevninu unášané západnými vetrami. Sú odlíšené vysoká vlhkosť a mierne teploty. V zime mierne morské vzduchové hmoty prinášajú zamračené počasie, silné zrážky a topenia av lete - veľkú oblačnosť, dažde a poklesy teploty.
tropický vzduchové hmoty sa tvoria v tropických a subtropických zemepisných šírkach av lete - v kontinentálnych oblastiach na juhu miernych zemepisných šírok. Tropický vzduch preniká do miernych a rovníkových zemepisných šírok. Teplo je bežnou vlastnosťou tropického vzduchu.
Kontinentálne tropické vzduchové hmoty sú suché a prašné a morské tropické vzdušné masy- vysoká vlhkosť.
rovníkový vzduch, pochádzajúce z oblasti rovníkovej depresie, veľmi teplé a vlhké. V lete na severnej pologuli je rovníkový vzduch, pohybujúci sa na sever, vtiahnutý do cirkulačného systému tropických monzúnov.
Rovníkové vzduchové hmoty vznikol v rovníkovej zóne. Vyznačujú sa vysokými teplotami a vlhkosťou počas celého roka, a to platí pre vzduchové hmoty, ktoré sa tvoria nad pevninou aj nad oceánom. Preto sa rovníkový vzduch nerozdeľuje na morské a kontinentálne podtypy.
Celý systém prúdenia vzduchu v atmosfére je tzv všeobecná cirkulácia atmosféry.
Vzduchové hmoty sa neustále pohybujú, menia svoje vlastnosti (transformujú sa), no ostávajú medzi nimi skôr ostré hranice – prechodové zóny široké niekoľko desiatok kilometrov. Tieto pohraničné oblasti sú tzv atmosférické fronty a vyznačujú sa nestabilným stavom teploty, vlhkosti vzduchu, .
Priesečník takéhoto frontu so zemským povrchom je tzv atmosférická frontová línia.
Keď cez ktorúkoľvek oblasť nad ním prechádza atmosférický front, dochádza k zmene vzduchových hmôt a v dôsledku toho aj k zmene počasia.
Pre mierne zemepisné šírky sú typické frontálne zrážky. V zóne atmosférické fronty vznikajú rozsiahle oblakové útvary dlhé tisíce kilometrov a vyskytujú sa zrážky. Ako vznikajú? Atmosférický front možno považovať za hranicu dvoch vzduchových hmôt, ktorá je k zemskému povrchu sklonená pod veľmi malým uhlom. Studený vzduch je vedľa teplého vzduchu a nad ním vo forme jemného klinu. V tomto prípade teplý vzduch stúpa po klinu studeného vzduchu a ochladzuje sa, čím sa blíži k nasýteniu. Vytvárajú sa oblaky, z ktorých padajú zrážky.
Ak sa front pohybuje smerom k ustupujúcemu studenému vzduchu, dochádza k otepľovaniu; taký front sa nazýva teplý. studený front, naopak, postupuje smerom k územiu obsadenému teplým vzduchom (obr. 1).
Ryža. 1. Typy atmosférických frontov: a - teplý front; b - studený front
vzdušných hmôt- veľké objemy vzduchu v spodnej časti zemskej atmosféry - troposféra, s horizontálnymi rozmermi mnoho stoviek alebo niekoľko tisíc kilometrov a vertikálnymi rozmermi niekoľko kilometrov, vyznačujúce sa približnou horizontálnou rovnomernosťou teploty a obsahu vlhkosti.
Druhy:Arktída alebo Antarktický vzduch(AB), mierny vzduch(UV), tropický vzduch(TV) rovníkový vzduch(EV).
Vzduch vo ventilačných vrstvách sa môže pohybovať vo forme laminárne alebo turbulentný prúdiť. koncepcia "laminárny" znamená, že jednotlivé prúdy vzduchu sú navzájom paralelné a pohybujú sa vo vetracom priestore bez turbulencií. Kedy turbulentné prúdenie jeho častice sa pohybujú nielen paralelne, ale vykonávajú aj priečny pohyb. To vedie k tvorbe vírov po celom priereze ventilačného potrubia.
Stav prúdenia vzduchu vo vetracom priestore závisí od: Prietok vzduchu, Teploty vzduchu, Plochy prierezu vetracieho potrubia, Tvary a povrchy stavebných prvkov na okraji vetracieho potrubia.
V zemskej atmosfére sú pozorované pohyby vzduchu rôznych mierok - od desiatok a stoviek metrov ( miestne vetry) až stovky a tisíce kilometrov (cyklóny, anticyklóny, monzúny, pasáty, planetárne frontálne zóny).
Vzduch sa neustále pohybuje: stúpa - pohyb nahor, klesá - pohyb nadol. Pohyb vzduchu v horizontálnom smere sa nazýva vietor. Dôvodom výskytu vetra je nerovnomerné rozloženie tlaku vzduchu na povrchu Zeme, ktoré je spôsobené nerovnomerným rozložením teploty. V tomto prípade sa prúdenie vzduchu presúva z miest s vysokým tlakom na stranu, kde je tlak menší.
S vetrom sa vzduch nepohybuje rovnomerne, ale v otrasoch, nárazoch, najmä pri povrchu Zeme. Existuje mnoho dôvodov, ktoré ovplyvňujú pohyb vzduchu: trenie prúdu vzduchu na povrchu Zeme, narážanie na prekážky atď. Okrem toho sa prúdenie vzduchu pod vplyvom rotácie Zeme odchyľuje doprava v severnej časti Zeme. pologuli a vľavo na južnej pologuli.
Vniknutím do oblastí s rôznymi tepelnými vlastnosťami povrchu sa vzduchové hmoty postupne premieňajú. Napríklad mierny morský vzduch, ktorý vstupuje na pevninu a pohybuje sa hlboko na pevnine, sa postupne ohrieva a vysychá a mení sa na kontinentálny vzduch. Premena vzduchových hmôt je charakteristická najmä pre mierne zemepisné šírky, do ktorých z času na čas vnikne teplý a suchý vzduch z tropických šírok a studený a suchý vzduch zo subpolárnych šírok.
