Возникновение тумана в природе. Как образовывается туман? Смотреть что такое "туман" в других словарях

Природа дарит нам множество различных явлений, к большинству из которых мы уже давно привыкли. Однако, несмотря на это, природа происхождения многих явлений понятна далеко не каждому. К одним из таких явлений относится туман - к нему привык каждый, но не все могут дать точное объяснение его происхождению.

Образование тумана

Туман представляет собой то же самое облако, которое мы привыкли видеть в небе. Единственное различие - туман простирается у поверхности земли.

Образуется туман, как правило, рано утром или же по ночам над водоемами и в низинах. Образование тумана связано с холодным потоком воздуха, спускающимся на теплые поверхности воды или суши. Чаще всего туманы образуются осенью - в это время воздух охлаждается значительно быстрее, нежели вода или земля. С наступлением темноты и в тихую погоду над землей в низких местах начинают образовываться тонкие слои тумана. Ночью земля постепенно остывает, что приводит к охлаждению и нижних слоев воздуха. Когда прохладный воздух соприкасается с теплым, образуется туман.

Несмотря на то, что такое явление природы туман вполне обычно и объяснимо, само это явление представляет интерес своим красивым и уникальным видом.

Условия образования туманов

1. Туман возникает в том случае, когда у земной поверхности создаются благоприятные условия для конденсации водяного пара. Нужные для этого ядра конденсации существуют в воздухе всегда.

Вследствие гигроскопичности ядер конденсации образование тумана начинается при относительной влажности меньше 100 % (около 90-95 %), т. е. еще до достижения точки росы. Известно, что при температурах около -10 °С туман может быть смешанным, а при более низких температурах даже и чисто кристаллическим. Существование тумана при таких температурах возможно при значениях относительной влажности меньше 100 %. Такая влажность указывает на отсутствие насыщения по отношению к жидкой воде, но для ледяных кристаллов она будет соответствовать насыщению.

Приближение к состоянию насыщения происходит преимущественно в результате охлаждения воздуха. Второстепенную роль играет увеличение влажности воздуха вследствие испарения с теплой поверхности в холодный воздух.

В зависимости от этих причин образования туманы делят на два основных класса: туманы охлаждения и туманы испарения. Первый из этих классов абсолютно преобладает.

2. Охлаждение воздуха у земной поверхности происходит при разных условиях. Во-первых, при перемещении воздуха с более теплой подстилающей поверхности на более холодную. Туманы, которые при этом возникают, называются адвективными. Во-вторых, при радиационном охлаждении подстилающей поверхности. Воздух в этом случае охлаждается главным образом от земной поверхности. Возникающие при этом туманы называют радиационными. В-третьих, при влиянии обоих факторов. Туманы, возникающие в этом случае, называют адвективно-радиационными.

3. Адвективные туманы возникают в теплых воздушных массах, перемещающихся над более холодной поверхностью, т. е. при перемещении воздушных масс из низких широт в высокие или зимой с теплого моря на холодную сушу, летом с теплой суши на холодное море, а также с теплых участков морской поверхности на холодные (например, у Ньюфаундленда при переносе воздуха из области Гольфстрима в область Лабрадорского течения).

На суше адвективные туманы наблюдаются чаще всего осенью и зимой, когда существуют особенно значительные различия в температуре между низкими и высокими широтами, а также между сушей и морем. На море они наблюдаются чаще весной и летом.

Адвективные туманы простираются в высоту на сотни метров. Возникают они при значительных скоростях ветра, поэтому в них может происходить коагуляция капель, и они принимают моросящий характер: наиболее крупные капельки из них выпадают.

4. Радиационные туманы различаются двух типов: поземные и высокие. Поземные туманы наблюдаются только над сушей в ясные и тихие ночи. Они связаны с ночным радиационным выхолаживанием почвы или снежного покрова. Вверх они распространяются лишь на десятки метров. Распределение их носит локальный характер: возникают пятнами, особенно в низинах, вблизи болот, на лесных полянах. Над большими реками они не возникают вследствие конвекции над теплой (в ночные часы) водой.

Поземные туманы образуются в тихую погоду, но не при штиле - небольшая скорость ветра необходима для возникновения турбулентности, обусловливающей распространение охлаждения и тумапообразования вверх. Эти туманы возникают в слое приземной инверсии и после восхода солнца исчезают вместе с ней.

Высокие радиационные туманы могут наблюдаться на суше \ и на море до высоты нескольких сотен метров в устойчивых антициклонах в холодное время года. Это результат постепенного, день за днем, выхолаживания воздуха в нижних слоях антициклона. Такой туман может сохраняться неделями над большими районами, сплошь их захватывая.

5. Туманы испарения возникают чаще всего осенью и зимой в холодном воздухе над более теплой открытой водой. Над реками и озерами в глубине материков они появляются вечером или ночью, куда стекает воздух, охлажденный над соседними участками почвы. Туманы испарения могут возникать также вечером во время или после дождя, когда почва сырая и сильно испаряет, а температура воздуха падает. Над арктическими морями туманы испарения возникают над полыньями или открытой водой у кромки льда, куда переносится более холодный воздух с ледяного покрова или материка. Над внутренними морями такими, как Балтийское и Черное, они наблюдаются зимой при переносе на них холодных воздушных масс с суши. Туман испарения обычно клубится и быстро рассеивается, так как нагревается снизу от теплой воды. Но если причина туманообразования длительно сохраняется, то туман может наблюдаться подолгу.

Туманы перечисленных типов являются внутримассовыми, т. е. возникают внутри воздушных масс, независимо от фронтов. Однако наблюдаются и туманы, связанные с фронтами. К ним относится один из видов туманов испарения - предфронгальный туман. Выпадающие фронтальные осадки увлажняют почву. В результате усиленного испарения как с почвы, так и с падающих капель дождя, воздух у земной поверхности достигает насыщения и в нем образуется туман. Такой туман наблюдается сплошной полосой перед фронтом вместе с дождем.

6. Можно "предвидеть появление поземного радиационного тумана в ближайшую ночь, основываясь на состоянии погоды с вечера. Если погода тихая и ясная и в вечерний срок наблюдений температура близка к точке росы, то с большей или меньшей уверенностью можно предсказать появление ночью поземного тумана. Для этой цели на основе многолетних наблюдений строят графики или выводят эмпирические формулы, которые позволяют определить ночное понижение температуры в данной местности по значениям метеорологических величин за вечерний срок. Если ночной минимум температуры достигнет точки росы, можно ожидать начала туманообразования. Однако интенсивный туман возникает лишь в том случае, если ночной минимум температуры будет значительно ниже, чем точка росы, определенная по вечерним наблюдениям. Только при этом условии сконденсируется достаточное количество водяного пара.

7. В суточном ходе туманы на равнине имеют максимум интенсивности и повторяемости утром. На высоких уровнях в горах туманы распределяются в течение суток равномерно или имеют слабый максимум в послеполуденные часы. Причина заключается в особых условиях туманообразования в горах.

Горный туман, по существу, представляет собой облако, возникающее в связи с восходящим движением воздуха по горным склонам. Этот туман, связанный с адиабатическим охлаждением воздуха, может быть выделен в особый тип тумана склонов.

Природные явления часто вызывают больше восхищения, чем рукотворные. Чтобы ни сделал человек, все с восхищением будут смотреть на горы, ураганы и цунами. Восхищение, ужас и трепет. Все это естественно, по отношению к таким величественным и опасным явлениям. Интерес может быть вызван и более обыденными моментами, многие не отказались бы узнать, как образуется туман и стоит ли опасаться этого природного явления.

Борьба с природой

Человек сражается с природой на протяжении всего своего существования. Цивилизация противопоставляет себя хаотической первозданной мощи:

• Людям свойственна любовь к упорядоченности и постоянству.
• С первобытных времен именно природа, во всех ее проявлениях, больше всего «портила жизнь» человеку.
• Борясь с окружающей средой, первые поселенцы колонизировали новые земли и утверждали свою власть.
• Каждый год аграрии вступали в смертельную гонку с природой. Ее смысл сводился к тому, чтобы получить в сжатые сроки как можно больший урожая и прокормить всех, кто нуждается.
• Медики еще в древние времена столкнулись с проблемами массовых эпидемий. Их источниками были микроорганизмы, такие же элементы живой природы.

Сегодня люди хоть и достаточно отдалились от природы, покорив ее на многих направлениях своей деятельность, но все равно во многом человечество от нее зависит. И еще нельзя сказать, что никакой «внезапный поворот» в исполнении матушки-природы не сможет стереть нашу цивилизацию и любые воспоминания о ней.

Откуда берется туман?

Туман, как ни странно, туман берется из воздуха . Для этого, в зависимости от местности, потребуется:

• Наличие большого количества промышленных предприятий и автомобильного транспорта.
• Особые погодные условия.
• Водоемы, желательно - реки и озера.

Вызванный воздействием выхлопных газов и выбросов заводов туман принято называть смогом, и он характерен для промышленных центров. Если лет 150 назад он чаще всего встречался в Англии, то сегодня «пальма первенства» переехала в Южную Америку и Китай. Так уж вышло, что Европа и США стараются вывезти свои производства как можно дальше, чтобы не «наслаждаться» смогом и прочими возможными последствиями.

Погодные изменения и наличие водоемов влияет на количество испаряемой влаги, что и приводит к формированию тумана. Эта разновидность менее опасна для людей, она практически не вызывает обострения хронического бронхита и новых приступов бронхиальной астмы. Вот только видимость все равно снижается.

Стелется такой туман по поверхности, исчезает в течение нескольких часов. Но возможны и исключения, строгих правил у природы не так уж много.

Как появляется туман?

Чтобы разобраться с формированием тумана, необходимо вспомнить о движении воздушных масс :

1. Воздух перемещается не только по горизонтали, но и по вертикали.
2. Существует два типа масс - холодного и нагретого воздуха.
3. Повинуясь законам физики, теплый воздух поднимается выше, а холодный наоборот - спускается ближе к поверхности.
4. Во время подобного движения происходит конденсация - испарения и фиксации в воздухе микроскопических капелек воды.
5. Лучше всего они фиксируются на частичках пыли, поэтому в промышленных районах даже обыкновенный туман встречается раньше. Что уж о смоге говорить.

Колоссальные объемы воздуха перемещаются постоянно, законы физики тоже действуют без перемены. А вот туман - явление редкое, порой о нем на месяцы забывают. А секрет прост, для максимального эффекта потребуется и максимальный уровень влажности . В сухом климате такие явления встречаются только при очень низких температурах, экстремально низких.

Так что в основе любого тумана лежит перемещение теплого и холодного воздуха , контакт и своеобразный «конфликт» двух этих сред, заканчивающийся испарением влаги в окружающую среду.

Как сделать туман в домашних условиях?

Туман можно создать и искусственно. Вопрос лишь в масштабах и целях:

У себя дома понадобится:

• Пустая бутылка, желательно литровая. На одну треть, заполненная горячей водой.
• Капля водки, которую следует добавить к воде.
• Щипцы для льда и, собственно, кусочек льда. Его надо будет держать у самого горлышка.

Вот и вся нехитрая схема. Конечно же, не получится добиться густого и долгого тумана, но даже такой результат удивит гостей. Можно с этими же целями обзавестись специальной машинкой, которая на основе этих же принципов будет производить туман в промышленных масштабах. Но это дорогостоящий вариант и громоздкая аппаратура. Для тех, кто не ищет легких путей.

Формирование тумана по этапам

Ничего секретного в образовании тумана нет, физики раскрыли тайну этого природного явления столетия назад. Вот как происходит образование тумана в атмосфере :

1. В атмосфере происходит постоянная циркуляция воздуха.
2. Теплые и холодные массы перемещаются, заменяя друг друга.
3. Во время перемещения происходит конденсации и испарение влаги.
4. Вода может испаряться и с поверхности водных источников, если окружающая температура несколько ниже температуры воды.
5. Капельки фиксируются на какой-либо поверхности и на некоторое время задерживаются в воздухе.
6. Задержка наблюдается на протяжении нескольких часов, как правило. В это время поверхность затянута легкой дымкой и значительно снижена видимость.

Туман может стать испытанием для тех, кто страдает от хронических заболеваний легких. Чаще всего проблемы возникают при смоге. Сниженная видимость повышает риск аварий, так что автомобилистам необходимо либо быть крайне внимательными, либо на пару часов ограничить свое пребывание за рулем транспортного средства.

При насыщении, а затем конденсации или сублимации водяного пара в приземном слое атмосферы образуются мельчайшие капельки воды и кристаллы льда. Скопление таких частиц вызывает ухудшение горизонтальной видимости. Помутнение воздуха, вызванное скоплением продуктов конденсации или сублимации в приземном слое, при видимости менее 1000м, называется туманом . Если при этих же условиях видимость более 1000м, но менее 10 км, то явление носит название дымка . В международных авиационных кодах дымка – это явление при видимости от 1000м до 5 км.

Для образования тумана необходимы следующие условия:

Насыщение воздуха водяным паром у поверхности земли до 100%;

Наличие ядер конденсации.

По синоптическим условиям образования туманы подразделяются на

Внутримассовые;

Фронтальные.

Внутримассовые туманы, в зависимости от процесса, приводящего к насыщению воздуха водяным паром, делятся на:

Туманы охлаждения;

Туманы испарения.

Туманы охлаждения возникают вследствие выхолаживания земной поверхности (радиационные), или при перемещении относительно тёплого воздуха по холодной подстилающей поверхности (адвективные). К этой же группе относятся и туманы, связанные с атмосферными фронтами (фронтальные).

Радиационные туманы образуются вследствие радиационного выхолаживания земной поверхности и охлаждения благодаря этому приземного слоя воздуха. В тёплую половину года радиационные туманы образуются ночью в ясную или малооблачную погоду при слабом ветре, не превышающем 3м/с. Возникают они преимущественно над низинами и заболоченными местами. Вертикальная мощность (толщина) таких туманов может быть от нескольких метров до нескольких десятков метров. Особенно плотным они бывают в самом нижнем приземном слое, где происходит наибольшее охлаждение воздуха, с высотой плотность их быстро убывает. В полёте сквозь туман хорошо присматриваются реки, крупные ориентиры и огни, аэродром. А горизонтальная видимость у земли может составлять до 100м и менее. Резко ухудшается наклонная видимость при входе ВС в слой тумана на посадке.

Полёт выше радиационного тумана не представляет особых затруднений, т.к. этот туман располагается обычно пятнами и позволяет вести визуальную ориентировку. Указанные условия видимости при радиационных туманах иногда приводят к неправильной оценке метеорологической обстановки.

Радиационные туманы тёплого полугодия с восходом Солнца обычно рассеиваются, а иногда приподнимаются над землей, образуя тонкий слой разбросанно-слоистых (St fr) облаков, высота которых не превышает 100-200м. Рассеивание тумана может произойти при усилении ветра до 4-5м/с и более.

В холодную половину года радиационный туман бывает более опасным, чем в тёплую. В этот период при установившейся ясной погоде выхолаживание воздуха может распространиться на большую высоту. Образующийся радиационный туман имеет вертикальную мощность от нескольких сот метров до 1,5-2 км и сохраняется продолжительное время (иногда до нескольких суток).

Адвективные туманы возникают при движении (адвекции) относительно тёплых влажных воздушных масс по холодной подстилающей поверхности. Путем турбулентного перемешивания охлаждение распространяется до высоты в несколько сот метров, где обычно наблюдается слой инверсии. В охлажденном приземном слое возникает туман, который нередко сопровождается моросящими осадками. Под воздействием задерживающего инверсионного слоя под ним, наблюдается наибольшее скопление водяного пара. Вследствие этого плотность адвективного тумана увеличивается по мере подъёма вверх. При этом тумане горизонтальная видимость бывает несколько лучше у земли, а на высоте (выше нескольких десятков метров) она резко ухудшается.

В отличие от радиационных туманов адвективные туманы могут наблюдаться при ветре со скоростью 5-10 м/с и более. Эти туманы могут возникать в любое время суток и сохраняться в течение длительного времени и распространяться на большую территорию.

Адвективные туманы представляют большую опасность для авиации, особенно на малых высотах. Продвигаясь со значительными скоростями (20-40 км/час) они могут в течение короткого промежутка времени закрыть на большой территории действующие и запасные аэродромы и удерживаться длительное время. Полёт выше адвективного тумана возможен только по приборам и при благоприятных условиях погоды на аэродроме посадки. Адвективные туманы могут вызывать обледенение гололёд, морось.

Фронтальные туманы связаны с атмосферными фронтами, разделяющими тёплые и холодные воздушные массы. Наиболее часто фронтальный туман возникает на тёплом фронте в клине холодного воздуха, находящегося в передней части, в зоне выпадающих осадков.

Причиной образования этого типа тумана является понижение давления перед фронтом. Оно приводит к адиабатическому расширению приземного воздуха и его охлаждению. Водяной пар, находящийся в воздухе в состоянии близком к насыщению (вследствие испарения выпадающих осадков), при охлаждении воздуха до точки росы и ниже конденсируется. Результатом конденсации является фронтальный туман. Этот туман занимает полосу шириной до 200км. Иногда он может сливаться с вышележащими облаками или присоединяться к адвективному туману, возникшему в зафронтальном воздухе. Фронтальный туман особенно опасен для полётов тогда, когда он сливается с фронтальными облаками. Если при этом фронтальный туман сливается с адвективным туманом зафронтального тёплого сектора, то условия погоды являются крайне неблагоприятными и опасными для производства полётов на больших площадях.

Туманы испарениявозникают вследствие притока водяного пара с тёплой водной поверхности в охлажденный воздух. Для образования таких туманов необходима разность между температурами воздуха и водной поверхностью более 10°С.

Туманы испарения бывают морскими над незамерзающими заливами в зимнее время и осенние – над реками и озёрами в осенние месяцы, когда поверхность воды в реках т озёрах оказывается значительно теплее, чем воздух. Эти туманы могут достигать большой интенсивности и высоты в несколько метров, иногда десятков метров.

Морозные туманы образуются вследствие поступления в приземные слои воздуха водяного пара с продуктами сгорания. В населённых пунктах и на аэродромах Сибири такие туманы возникают в период топки печей и при работе авиационных двигателей при температуре воздуха ниже -40°С. В больших городах, где круглосуточно в воздух поступает большое количество водяного пара, образующегося при сгорании топлива, такие туманы могут возникать и при более высокой температуре, порядка -16°С и ниже.

При наличии слабого ветра и небольшом его усилении с высотой такие туманы образуются над землей на высоте 50-200м, значительно ухудшая наклонную видимость с самолёта.

Туманы бывают в любое время года, но чаще всего они случаются в конце лета или осенью, когда охлаждение воздуха происходит быстрее, чем остывает земля. В результате прохладный воздух опускается на землю или воду, которая еще сохраняет тепло, происходит конденсат, и множество водяных капелек висят в воздухе. Получается, будто огромное облако висит прямо над землей или водоемом. В месте, где образовался туман, влажность воздуха составляет 100%. Туманы бывают разными по своей структуре. Если температура воздуха не очень холодная, выше 10 градусов мороза, то туманное облако состоит и водяных капелек. При температуре 10-15 градусов мороза облако состоит из смеси водяных капелек с кристалликами льда. Если же температура опускается ниже 15 градусов мороза, то образуется ледяной туман, когда все облако состоит из ледяных кристалликов. В городах и населенных пунктах туманы бывают более плотными из-за того, что конденсат смешивается с выхлопными газами и пылью.

Какие бывают туманы.

Туманы бывают разные. Это зависит от того, насколько хороша видимость в месте тумана.

Дымка –самый слабый вид тумана.

Поземный туман-туман, стелющийся над землей или водоемом тонким слоем. Этот туман не оказывает большого влияния на видимость.

Просвечивающий туман, видимость при котором составляет от нескольких десятков до нескольких сотен метров. Через такой туман видны солнце и облака.

Сплошной туман, когда белесое облако окутывает землю, через которое невозможно рассмотреть буквально ничего на расстоянии нескольких метров, а иногда и на протяжении вытянутой руки. При таком тумане становится невозможным движение на транспорте. Если водитель попал в облако сплошного тумана, ему лучше переждать, когда туман рассеется.

Встречаются не только природные туманы, но и искусственные. Искусственные туманы возникают из -за промышленной деятельности человека. Искусственный туман состоит из пыли, дыма, выхлопных газов, химических веществ, других продуктов горения. Иначе его называют смогом. Смог –одна из важнейших проблем современных городов, так как он наносит непоправимый вред здоровью человека и загрязняет окружающую среду.