Что делает туман. Что такое туман, и как он образуется? Борьба с природой

20.09.2019

Попадать в туман, хотя бы очень слабый, доводилось любому человеку. Иногда в этой «белёсой мгле» невозможно разглядеть что-либо даже на расстоянии одного метра. Так что такое туман?

Что такое туман

Туман – это «спустившееся» к поверхности земли облако, то есть взвешенные в воздухе мельчайшие капельки воды. Образуются эти капельки либо при испарении водоёмов, более тёплых, чем окружающий их воздух (и тогда это туман испарения), либо при конденсации холодного воздуха у тёплой поверхности земли (и тогда это туман охлаждения).

Как образуются туманы

Чаще всего туманы образуются осенью, ночью или утром, когда поверхность водоёмов остывает медленнее, чем находящийся над ней воздух. Тёплая вода испаряется, и мельчайшие капельки испарённой влаги образуют туман.

Поверхность земли и находящиеся непосредственно над ней слои воздуха осенними ночами и по утрам, наоборот, быстро остывают. При соприкосновении таких холодных слоёв воздуха с тёплыми также образуется туман.

Кроме того, туман образуется сильнее, если в воздухе много микроскопических частичек пыли, на которых и конденсируется влага. Так городом туманов называют Лондон, столицу окружённой водой Великобритании, воздух которого очень загрязнён (знаменитый лондонский «смог»).

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 :

Воздух перемещается не только по горизонтали, но и по вертикали.
Существует два типа масс - холодного и нагретого воздуха.
Повинуясь законам физики, теплый воздух поднимается выше, а холодный наоборот - спускается ближе к поверхности.
Во время подобного движения происходит конденсация - испарения и фиксации в воздухе микроскопических капелек воды.
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 :

В атмосфере происходит постоянная циркуляция воздуха.
Теплые и холодные массы перемещаются, заменяя друг друга.
Во время перемещения происходит конденсации и испарение влаги.
Вода может испаряться и с поверхности водных источников, если окружающая температура несколько ниже температуры воды.
Капельки фиксируются на какой-либо поверхности и на некоторое время задерживаются в воздухе.
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.

Теряет свою прозрачность, делается мутным и предметы, даже находящиеся сравнительно близко от наблюдателя, становятся плохо видимыми. Состояние это вызывается в воздухе примесью к нему весьма мелких твердых или жидких частиц. В присутствии таковых световые лучи, задерживаемые и рассеиваемые встречаемыми на пути частицами, могут проникать только на сравнительно незначительные расстояния - словом, при этих условиях лучи света распространяются в воздухе так, как они распространяются в искусственно получаемых мутных срединах.

Сообразно своему происхождению туманы распадаются на две группы: в первой стоят туманы сухие (помоха, мгла), обязанные своим происхождением вступлению дыма , копоти, пыли и т. п. в наблюдаемые слои воздуха; во второй группе стоят туманы в собственном смысле этого слова - туманы влажные, происходящие от присутствия в воздухе мелких, твердых или жидких частиц воды . Нередко приходится, однако, наблюдать Т., составляющие переходную ступень от одной группы к другой, - туманы, состоящие из водяных частиц вместе с достаточно большими массами пыли, дыма и копоти; это - так назыв. грязные, городские Т., являющиеся следствием присутствия в воздухе больших городов массы твердых частиц, выбрасываемых при топке дымовыми, а еще в большей степени - фабричными трубами.

Наиболее простой случай представляют туманы первой группы, причиной которых являются дым лесных, торфяных или степных пожаров или степная лессовая или песчаная пыль , поднимаемые и переносимые ветром иногда на значительные расстояния. Эта группа туманов уже рассмотрена в статье Помоха (= сухой туман, мга ; см.). Необходимо только отметить, что вообще сухой Т. не отличается таким гибельным действием на растительность, какое свойственно помохе. Эта последняя, связанная с сухими юго-вост. ветрами, их высокой температурой и большой сухостью, и действует губительно на растения. В статьях Облака (см.) и Осадки (см.) было уже указано, что конденсация водяных паров в виде мелких капелек в воздухе - непременное следствие пересыщения воздуха этими парами. Всякий раз, как только вследствие охлаждения температура воздуха перейдет через некоторую точку, при которой данное количество паров насыщает воздух, избыток паров должен выделиться непременно в виде жидких капелек. Правда, если для образования жидких капель нет достаточно благоприятных условий, водяные пары могут некоторое время оставаться в состоянии пересыщенном; но обыкновенно условия благоприятствуют выделению воды в виде капелек, так как мельчайшая пыль, поднимаемая ветром и необходимая для образования водяных капель, по Айткэну, всегда в избытке находится в воздухе. Как только водяные капельки, образующиеся в воздухе при соответственных условиях, примешаются к нему в достаточных количествах и достигнут соответственных размеров, воздух на некотором расстоянии принимает типичную белесоватую окраску и предметы начинают терять в нем резкость очертаний: - появляется туман. При дальнейшем развитии явления оно может достигнуть значительной интенсивности, воздух приобретает молочно-белый оттенок, и предметы, даже ярко освещенные, перестают быть видимыми на очень близких расстояниях. При исключительной силе Т. может быть так густ, что яркий газовый фонарь делается невидимым уже на расстоянии 2-3 саж . Что здесь все дело в примеси к воздуху очень мелких водяных капелек (в среднем диам. около 0,02 мм), поглощающих и рассеивающих световые лучи, видно из того, что воздух остается прозрачным даже при несравненно больших количествах воды, примешанных к воздуху в виде крупных капель дождя. Образование влажного тумана является всегда следствием того, что воздух, богатый водяными парами и близкий к насыщению, или подвергается охлаждению, или прямо смешивается с более холодными массами воздуха. Можно нередко наблюдать, что на почве, покрытой густой растительностью, - особенно после дождя - к вечеру при тихой погоде появляется слой тумана, расстилающийся плотной белой пеленой над растительностью. Вечернее охлаждение почвы и травы вследствие лучеиспускания настолько понижает в этом случае температуру нижнего слоя воздуха, что этот последний, перейдя через точку насыщения, выделяет избыток своей влаги в виде капелек и образует слой Т. Подобные туманы, стелющиеся густой белой пеленой по поверхности земли, - обычное явление на низких и болотистых местах - особенно в осенние и летние вечера и ночи. Этой же причине обязаны своим происхождением мощные слои Т., сплошным слоем окутывающие земную поверхность при осенних антициклонах, наступающих вслед за теплой и мокрой погодой, в этих случаях может достигать мощности до нескольких десятков метров. Другой случай образования Т. можно также нередко наблюдать в зимнее время на берегах рек, озер - вообще различных водоемов, покрытых ледяной корой; стоит на льду образоваться полынье, над ее отверстием в холодную погоду всегда наблюдается полоса тумана, клубящегося над поверхностью воды. Причина понятна: вода при морозах всегда будет теплее окружающего льда и воздуха, к нему прикасающегося. Вследствие этого и воздух над водой, насыщаемый парами, из нее выделяющимися, будет несколько теплее окружающего. Смешиваясь с этим последним и охлаждаясь, теплый воздух переходит через температуру насыщения и выделяет избыток своих паров в виде Т. Этой же причине обязаны своим происхождением знаменитые ньюфаундлендские Т., в большом масштабе повторяющие предшествующий случай и являющиеся результатом смешивания теплого воздуха над Гольфстремом с массами холодного воздуха, держащегося над холодным Лабрадорским течением , бок о бок встречающимся здесь с струей Гольфстрима. Ньюфаундлендские туманы особенно интенсивны и часты в летние месяцы, когда господствующие ветры относят теплый и влажный воздух в сторону холодного течения и здесь заставляют его выделять водяные пары в капельно-жидком виде. Вообще всегда смешение теплых и холодных морских течений или холодные течения, омывающие берега теплых стран, являются причиной частых и упорных Т.; таковы, напр., сев.-западный берег Африки (Марокко), берега Юго-Западной Африки, Перуанские берега Южноамериканксого континента, берега Приморской области и Калифорнии и т. д. Существенную роль в образовании тумана играют мелкие частицы пыли, плавающие в воздухе и, по Айткэну, играющие роль ядер, на которых должно начаться образование водяных капелек. Чем больше в воздухе этой пыли, тем легче идет образование Т. Поэтому именно большой город с большим количеством отапливаемых зданий всегда почти окутан слабым Т., к которому городские жители уже настолько привыкают, что даже не замечают его, и который, однако, ясно виден приближающемуся к городу извне наблюдателю. Но благодаря этому незаметному для городского жителя Т., всегда почти висящему над большим городом, воздух этого последнего гораздо легче поддается образованию и настоящего, уже заметного для наблюдателя тумана.

В этом отношении особенно интересны знаменитые лондонские туманы. Обильный водяными парами воздух вследствие массы копоти и дыма, выбрасываемых домами, фабриками, пароходами и жел. дорогами, которыми изобилует Лондон , обладает здесь необычайной способностью даже при небольших сравнительно понижениях температуры образовать необыкновенно густые и интенсивные туманы. Из обычной, белой стадии Т. вследствие обилия копоти нередко здесь переходит в бурый и даже так называемый черный туман, который может быть настолько густым, что затрудняет дыхание и вызывает кашель ; при этой фазе тумана мрак настолько интенсивен, что все уличное движение громадного города поневоле прекращается. Интересны некоторые числа, показывающие, насколько загрязнен и обилен пылью, а вследствие этого и малопрозрачен воздух этого города. Так, продолжительность солнечного сияния с ноября по февраль, выраженная числом часов, в течение которых солнце светило, была для Лондона и его предместий [Из них Вобурн лежит к NW от Лондона почти на столько же, на сколько Истбурн к югу, Кью и Гринвич - почти на самой границе города.] такова. Вобурн - 206, Кью - 172, Сити - 96, Гринвич −150, Истбурн - 268, то есть в самом городе солнце светит почти в три раза меньше часов, чем в его окрестностях. Насколько влияет увеличение фабричной деятельности на образование туманов, показывают следующие числа, заимствованные Ханном из работы Броди; по этому последнему автору, число дней с туманами в Лондоне по пятилетиям было в среднем за год.

Практически любые родители однажды сталкиваются с необходимостью отвечать на множество вопросов своего ребенка, раскрывая перед ним устройство окружающего нас мира.

Но многие ли из нас готовы ответить, например, на такой простой вопрос – что такое туман? Прежде, чем рассказывать ребенку, взрослые должны сами хорошо разбираться в теме вопроса, только в этом случае можно стать для малыша непререкаемым авторитетом во всем.

Итак, что такое туман, почему он образуется и не вредно ли для здоровья дышать этим воздухом? На первую часть вопроса большинство взрослых людей могут ответить следующее: туман – это мелкие, практически неразличимые глазом капельки воды, конденсирующейся в холодном воздухе.

При этом прозрачность воздуха ухудшается: если граница видимости меньше одного километра, явление называется туманом. Граница видимости в пределах от одного до десяти километров называется дымкой.

Подобно тому, как над кастрюлей с горячим супом появляется пар – результат интенсивного испарения воды и конденсации ее при соприкосновении с воздухом комнатной температуры – туман появляется тогда, когда теплые слои воздуха резко остывают с образованием мельчайших капелек влаги.

Если воздух остывает до температуры ниже нуля, капельки влаги тут же замерзают, образуя столь же мелкие кристаллики льда.

Виды тумана

Метеорологи различают несколько разновидностей тумана, в зависимости от способа образования и географических условий местности. Они подразделяются на два основных вида: туманы испарения и охлаждения.

Туманы охлаждения бывают следующими:

Радиационные туманы ничего общего с радиоактивностью не имеют. Они образуются летом в вечернее и ночное время, преимущественно над озерами, реками либо низменными местностями. Вследствие солнечной радиации вода в водоемах нагревается в течение дня. Ночью нижние слои воздуха остывают быстрее воды, которая, испаряясь и вновь конденсируясь в холодном воздухе, образует слои тумана.

Адвективные туманы наиболее часты в приморских местностях. Они образуются вследствие проникновения теплой воздушной массы с морских просторов на более холодную прибрежную линию суши. Ширина прибрежной линии, где наблюдается активное образование тумана, может достигать нескольких сотен километров.

Склоновые туманы образуются на склонах гор вследствие подъема теплой воздушной массы с поверхности земли и ее адиабатического охлаждения.

Разновидности туманов испарения:

Морские туманы чаще всего образуются в холодное время года вследствие испарения воды из незамерзающих участков моря. Поступая в слои морозного воздуха, пар конденсируется с образованием тумана.

Осенние туманы образуются благодаря испарению воды с поверхности реки либо озера, при соприкосновении этих испарений с холодным воздухом суши, так как вода сохраняет тепло дольше, чем суша.

Туманы смешения — как видно из названия, причиной их образования является смешение воздушных потоков, имеющих разную влажность и температуру. Наиболее часто туманы смешения встречаются в районах, в которых встречаются теплые и холодные морские течения.

Существует еще одна разновидность – городские туманы , причиной возникновения которых может быть любая из перечисленных выше причин, усиленная большим количеством содержащихся в городском воздухе твердых микрочастиц пыли, продуктов горения и других промышленных выбросов.

Эти частицы служат ядрами конденсации влаги, благодаря чему туман в больших городах не только образуется чаще, чем в загородных местностях, но и имеет ряд негативных качеств. Такой туман в Британии называют смогом.

Как туман влияет на здоровье человека?

Обычный туман, образующийся в чистом воздухе, совершенно безвреден для здоровья при условии, что человек одет соответственно погоде.

Другое дело – смог, содержащий не только капельки воды, но и выхлоп автомобилей, выбросы промышленных предприятий, ТЭЦ и другие загрязнения.

Он, безусловно, наносит вред дыхательной и сердечно-сосудистой системам человеческого организма, а также негативно воздействует на всю окружающую среду – растения, животных и даже здания и сооружения в городе.

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.