Туман. Дымка
Туман - это облако у поверхности земли. Нет никакой разницы между туманом и облаком в небе. Когда облако находится у поверхности земли или моря, мы называем его «туман».
Обычно туман образуется по ночам и рано утром в низинах и над водоемами. Он связан с холодным потоком воздуха, который опускается на теплые поверхности суши или воды.
Туманы чаще бывают осенью, когда воздух охлаждается быстрее, чем земля или вода. В тихую погоду с наступлением темноты в низких местах над землей образуются тонкие слои тумана. По мере того как земля ночью остывает, становятся холоднее и нижние слои воздуха. При соприкосновении такого прохладного воздуха с теплым и образуется туман.
Как правило, городские туманы гуще сельских. Городской воздух полон пыли и сажи, которые, соединяясь с частичками воды, образуют плотное покрывало.
Самым туманным районом Земли является атлантическое побережье Ньюфаундленда (Канада), где туманы образуются при прохождении влажного теплого воздуха над холодными водами, которые движутся на юг от Полярного круга. Холод воды конденсирует влагу воздуха в маленькие капельки воды. Эти капли недостаточны по размеру для образования дождя. Они находятся в воздухе в виде тумана.
А туманы в районе Сан-Франциско образуются совершенно по другому. Здесь прохладный утренний бриз дует в сторону теплых песчаных дюн, и если накануне дождь промочил песок, образуется плотный слой тумана из испаряющейся влаги.
Часто туман кажется плотнее, чем облака. Это потому, что капельки тумана меньше по размеру.
Множество мельчайших капелек поглощает больше света, чем крупные капли (но меньшего количества), которые образуют облако. Вот нам и кажется, что туманы гуще облаков.
Похожие статьи
Туман образуется в результате столкновения потоков воздуха с разной температурой. Он создается, когда нагретый воздух оказывается над холодной водой или встречается с массой более влажного и холодного воздуха.Очутившись посреди белого сплошного облака, настолько плотного, что на расстоянии вытянутой руки практически ничего невозможно различить, нередко задаёшь себе вопрос: почему образовался такой густой туман, почему он белого цвета и начинаешь раздумывать о том, как долго это явление обычно длится, а также почему любой туман рассеивается.
Туманы формируются во время скопления в воздухе в нижних слоях атмосферы капель или ледяных кристалликов, из-за чего вдоль земной поверхности образуется напоминающая облака пелена, ограничивающая видимость настолько, что далее одного километра пространство не просматривается, а в некоторых случаях предметы становятся трудноразличимыми уже на расстоянии нескольких метров.
Если температура окружающей среды превышает -10°С, пелена пара состоит лишь из капель. Если температурные показатели колеблются от -10 до -15°С – из капелек воды и ледяных кристалликов, а когда на улице -15°С – туман состоит из мелких ледяных кристаллов, переливающихся при свете ночных фонарей.
Почему образуется этот феномен, ответить несложно: своим появлением он обязан или испарению воды с тёплой поверхности в холодный воздух, или охлаждению насыщенных влагой тёплых воздушных потоков. Например, за возникновением наземных облаков можно нередко наблюдать вечером или с утра после понижения температуры грунта и растительности (травы), нижние слоя атмосферы настолько сильно охлаждаются, что начинают выделять лишнюю влагу в виде водяных капель.
Ещё одним примером, на этот раз – зимним, является туман над рекой, озером или другим водоёмом, на льду которого образовалась прорубь: в морозы над ней всегда стоит пелена, стелющаяся над водной поверхностью. Происходит это потому, что температура воды во время морозов теплее окружающего её льда и воздуха, соприкасающегося с ним (из-за этого воздух над водой всегда теплее остального и туман над рекой в районе проруби стоит почти всегда).
После того как тёплый воздух смешивается с холодными воздушными потоками, он начинает охлаждаться, выделяя пар и образовывая у самой поверхности Земли облако. Поэтому туман над рекой и другими водоёмами обычно устойчивый и длительный: здесь постоянно смешиваются холодные и тёплые воздушные потоки и течения.
Ярким примером этого явления считается расположенный в Атлантическом океане канадский остров Ньюфаундленд. Из-за того, что здесь сталкиваются друг с другом два течения – тёплое Гольфстрима и холодное Лабрадорское, местные жители вынуждены проводить среди марева около ста двадцати туманных дней в году.
Формирование наземных облаков
Когда насыщенный водяными парами воздух охлаждается или смешивается с более холодными воздушными потоками, в атмосфере начинают выделяться капли. После этого при наличии над земной поверхностью мельчайших частичек пыли, они начинают к ним прилипать, наслаиваясь друг на друга и формируя капли более крупных размеров (чем больше в воздухе пыли, тем быстрее образуется облако, поэтому крупные города практически всегда окутаны слабой почти незаметной пеленой).
В тёплое время года размер такой капли колеблется от 5 до 15 мкм, во время морозов – от 2 до 5 мкм, поэтому зимний холодный туман не такой густой, как летний. Как только капли достигают необходимых объёмов, предметы оказываются расплывчатыми и трудноразличимыми: воздух при сильном тумане приобретает беловатый оттенок и синеватый – при слабом.
Ответ на вопрос, почему это явление бывает разных окрасов, прост: более мелкие капли лучше рассеивают короткие синие лучи, тогда как в густых наземных облаках капли более крупных размеров и световые волны рассеивают все лучи одинаково вне зависимости от их длины.
Водность таких облаков обычно не превышает 0,5 г/м3, но иногда густой туман может содержать до 1,5 г/м3 (этой воды достаточно, чтобы растения получили необходимую влагу, особенно это важно для растительности засушливых районов планеты). Насколько непроницаемой окажется пелена, во многом зависит от влажности воздуха, которая во время возникновения наземных облаков обычно составляет от 85 до 100%:
- если видимость не превышает 50 метров, наблюдается густой туман, а количество капель – 1200 на один кубический сантиметр;
- если пространство просматривается на расстоянии от 50 до 500 метров – умеренный (водяных капель в этом случае от 100 до 600);
- если видимость составляет километр – слабый (капель – от 50 до 100).
Нередки туманы и во время морозов, при этом явление можно увидеть даже тогда, когда влажность не превышает пятидесяти процентов. Обычно их можно наблюдать в городах, особенно на железнодорожных и автобусных вокзалах, где пелена образуется за счёт пара, который появляется во время сгорания топлива и выбрасывается в воздух через дымоходы и выхлопные трубы.
Виды
Своим происхождением наземные облака далеко не всегда обязаны лишь природе: большое число туманов возникает в городах, а потому состоят они не только из капель и пыли, но также дыма, копоти, которые выбрасываются фабричными или печными трубами, или возникают после или во время пожаров, когда горит лес, торф или степь. По происхождению метеорологи делят туманы на сухие (в их образовании как раз и виноваты дым, копоть и т. п.) и влажные (задействованы лишь вода и пыль), при этом нередко вторая форма перетекает в первую.
В свою очередь, влажные туманы, на образование которых непосредственно повлияла природа – это вечерний, ночной или утренний туман (именно этот период является оптимальным для возникновения стелющихся по земле облаков), метеорологи также делят на группы:
- Поземный. Вечерний или утренний туман, который низко стелется над земной поверхностью или водоёмом (например, туман над рекой). Пелена может быть сплошная, а может идти отдельными клочьями, а видимость не будет превышать километра.
- Просвечивающийся. Несмотря на то, что вдоль поверхности видимость невысока и в некоторых случаях не превышает нескольких метров, на небосводе вполне можно различить облака. К этому виду относят ночной, вечерний, и утренний туман.
- Сплошной. Видимость густого тумана очень ограничена и часто не превышает пятидесяти метров. Небо почти не просматривается, поэтому облака различить почти невозможно. В основном это вечерний, ночной и утренний туман, а во время холодов при повышении температурных показателей холодный туман можно увидеть и днём.
Почему исчезают туманы
Продолжительность этого явления различная и может составлять от получаса до нескольких суток (особенно во время холодов или при столкновении тёплых и холодных воздушных и водных потоков, например, туман над рекой). Основной причиной того, почему любой туман рассеивается, является прогревание воздуха. Поскольку пелена образуется возле поверхности, после того, как солнечные лучи её прогревают, нагревается и воздух, вследствие чего капли испаряются и превращаются в пар.
Чем выше над земной поверхностью, тем туман рассеивается слабее, так как в верхних слоях атмосферы температура воздуха снова начинает понижаться, пар преобразовывается в водяные капли и формирует облака.
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.
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»).
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.
