Если вы у нас впервые:
О проекте
FAQ
Статистика проекта за месяц
Новых пользователей: 3347
Создано вопросов: 12859
Начислено баллов репутации: 829481
Помогите нам стать лучше
- Роса – коварное явление, которое не встретишь в сводках погоды
- Физический термин
- Влажность воздуха
- Быт, воздух, вода
- Зачем нужно определять точку росы в строительстве?
- Окна «плачут»
- Точка росы и разрушение металла
- Самочувствие и точка росы
- Мировые метеорологические наблюдения
- Основная формула
- Таблица для определения точки росы
- Утепеление дома — снаружи или изнутри?
- Инструменты для измерения
- Значение точки росы для деятельности человека
- Проблема с влажностью
- Что такое точка росы?
- Как читать точку росы
- Код на Ruby c погрешностью 0. 05% (0 °C < < 50 °C) и 0. 06% (-40 °C < ≤ 0 °C)
- Точка росы и коррозия
- Определение точки росы
- Наблюдения точки росы
- Таблица значений ветро-холодового индекса
- Движения воздушных масс
- Организация метеорологических наблюдений
- Изучение погоды на других планетах
- Влияние погоды на людей
- Антропогенное влияние на погоду и климат
- Метеорология малых масштабов
- Погода на других планетах
- Что такое точка росы?
- Значение в строительстве
- Значение в авиации
- Значение в других областях и меры противодействия
- Микроклимат и комфорт
Роса – коварное явление, которое не встретишь в сводках погоды
12 окт, 12:00, 2018
Мы привыкли к тому, что большинство явлений погоды ассоциируются с циклонами. Это грозы, осадки, ветер, наводнения. Но есть ряд явлений, которые связаны исключительно с антициклонами: смог, радиационный туман, роса, иней.
В Центральной России приметой этого времени стала роса. Многие из нас хорошо знакомы с этим явлением с детства. «Босиком бы пробежаться по росе», — вошло в хит победной тематики.
Мы регулярно встречаемся с этим явления на улице. Сконденсировавшаяся влага оседает на окнах, автомобилях, траве. Однако для обычных людей роса считается малозначительным явлением, и потому не попадает в сводки погоды.
Другое дело — участники дорожного движения. С одной стороны, роса не приносит много воды и не сильно уменьшает коэффициент сцепления. По сравнению со снегом, ее воздействие значительно меньше. Однако в ранге опасностей роса стоит выше снега. Почему?
Все дело в «коварстве». Поскольку роса оседает местами, в основном в пониженных участках рельефа, то водители, едущие на большой скорости по сухой дороге с хорошей видимостью, могут быть не готовы к внезапному появлению росы.
«Гисметео» предоставляет пользователям сервис «Погода на дорогах». Найти «Погоду на дорогах» можно на странице прогноза на день, под данными о температуре, осадках, направлении ветра. В разделе будут указаны все неблагоприятные и опасные явления на дороге, в том числе тающий снег, черный лед, замерзающий дождь, гололедица и роса.
И так. Что же такое роса, и как она образуется?
Роса — капельки воды, образующиеся вечером, ночью или рано утром на растениях, поверхности земли или наземных предметах в результате понижения температуры и конденсации содержащегося в окружающем воздухе водяного пара.
Обычно роса появляется в ясную тихую погоду на поверхностях, которые легко отдают тепло и быстро охлаждаются, например, — траве. Процесс образования идет постепенно, по мере понижения температуры. Сначала на самых тонких травинках и паутине образуются мельчайшие капли воды, затем они увеличиваются в размерах.
Температуру, при которой содержащийся в воздухе водяной пар начинает конденсироваться, называют «точкой росы».
Самые обильные росы выпадают в тропиках — воздух в этих широтах насыщен водяным паром, и есть много растительности, которая хорошо охлаждается ночью. В регионах с засушливым климатом роса может являться основным, а в условиях пустынь порой единственным источником влаги для растений.
При отрицательной температуре воздуха образуется другой вид атмосферных осадков — иней.
Больше интересного в «Телеграме»
Читайте нас в «Дзене»
В жизни человека все взаимосвязано! И даже романтика и красота природы становятся способом обозначить процессы, протекающие в узких сферах науки. Например, точка росы — что это такое, как не физическое явление, которое натурально можно увидеть рано утром в конце весны или в летнюю пору.
Физический термин
Все физические явления, которые изучаются в школьном курсе физики, окружают нас без перерывов на обеды, сон и праздники. Вся жизнь — это физика, так или иначе уже освоенная человечеством и еще совершенно неизученная. Например, многие явления природы, познанные учеными-физиками, нашли свое научное воплощение в практической деятельности человека. Вот утренняя роса — красота летнего утра. Но от той же росы, выпадающей в жилых помещениях из-за неправильно установленных окон, нарушенной гидро- и теплоизоляции можно получить огромное количество проблем. И определенные параметры, когда влага выпадает на окружающие поверхности, получили красивое название — точка росы. Если использовать грамотный язык предметных определений, то этот параметр является значением температуры газа, охлаждаемом изобарически (при постоянном давлении), при котором водяной пар, содержащийся в этом газе, приобретает насыщенность.
Влажность воздуха
В грамотном определении понятия «точка росы» есть еще один важный физический термин — изобарическое охлаждение воздуха. Немногие, смотря на лужи на подоконнике, образовавшиеся из скопившейся на стеклах влаги, вспомнят закон Гей-Лоссака — относительное изменение объема данной массы газа при неизменном давлении пропорционально изменению температуры. Хотя о влажности воздуха люди слышат ежедневно в прогнозе погоды. Количество водяного пара в окружающем воздухе, взятом в объеме 1 куб. м, называется абсолютной влажностью. А вот относительная влажность воздуха — это показатель соотношения количества водяного пара воздуха (исчисляется в процентах) к максимально возможному при имеющейся температуре. И именно при рассмотрении этой характеристики возникает понятие «точка росы». Что это такое? Это температура, при которой водяной пар становится насыщенным и осаждается каплями воды при имеющемся давлении. Если прогноз погоды говорит о высокой относительной влажности воздуха, то температура точки росы будет приближаться к температуре окружающего воздуха.
Быт, воздух, вода
Человек в быту крайне редко задумывается о таком понятии, как точка росы. Определение ее важно лишь в некоторых производствах, в строительстве, медицине. Но для каждого важна определенная влажность окружающего воздуха для хорошего самочувствия. Когда воздух достаточной влажности, дышится легко и свободно, но стоит этому показателю измениться при постоянном давлении и температуре окружающей среды, то ощущается или сухость, или избыточная влажность. Именно на основании относительной влажности воздуха может быть определена и точка росы. Это явление — очень сложный и значимый аспект физики атмосферы. Так же оно важно и для жизнедеятельности человека. Например, строители на опыте знают, что точка росы — значимый параметр качественной постройки, оказывающий влияние на весь быт будущих жильцов или пользователей.
Зачем нужно определять точку росы в строительстве?
Измерение точки росы — достаточно простая задача, если пользоваться определенными формулами и правилами. Но для чего необходимо знать этот природный параметр людям, занимающимся строительством? Здесь все очень просто — для понимания процесса утепления помещения, ведь слой, служащий преградой для холода и влаги, может располагаться как с внутренней стороны помещения, так и с наружной, а может отсутствовать вовсе. К тому же от точки росы зависит и толщина утеплителя. При расчете этого параметра с точки зрения строительства и утепления зданий необходимо учитывать следующие параметры:
- материал и толщина материалов всех компонентов стены;
- температура в помещении;
- температура снаружи помещения;
- влажность воздуха в помещении;
- влажность воздуха снаружи помещения.
Чем ближе физически расположена точка росы к внутренней поверхности стены, тем больший период времени стена будет влажная. Это будет происходить при понижении температуры воздуха как на улице, так и в помещении. Профессиональные строители знают, что для создания оптимального микроклимата в помещении в районах с значительным годовым разбросом температуры здание необходимо в первую очередь утеплять снаружи, произведя расчет толщины изолирующего слоя для правильного определения в нем физического расположения точки росы.
Окна «плачут»
Новые технологии делают жизнь комфортнее. Например, пластиковые окна позволили сделать здания более защищенными от капризов погоды, внешних звуков, эффективнее сохранять тепло, отказаться от рутинной осенне-весенней обязанности конопатить и расконопачивать оконные рамы. Но этот вариант работает на все 100 % только в том случае, если окна установлены с соблюдением всех параметров, в том числе и с учетом такого фактора, как температура точки росы. Деревянные рамы окон, даже если они хорошо законопачены, имеют естественные микропоры, служащие своеобразными вентиляционными каналами. О таких рамах говорят «дышащие». А вот пластиковые окна лишены столь необходимого компонента для создания комфортного микроклимата. Именно поэтому, когда влажность и температура перестают находиться в определенном равновесии, окна начинают «плакать» — влага скапливается на стеклах и пластиковых переборках, стекая вниз и образуя лужи на подоконниках. Это негативно сказывается на состоянии помещений — повышается влажность, предметы, находящиеся в нем, могут отсыревать, заплесневеть. При установке пластиковых окон следует всегда помнить о том, что точка росы зависит от двух факторов — от температуры поверхности окна и от влажности воздуха в помещении. Однокамерное окно в климате с низкими температурами воздуха в любом случае будет «плакать», если такое окно стоит в жилом отапливаемом помещении. Поэтому рекомендуется в таком случае ставить даже не двух, а трехкамерные окна. Тогда внутреннее стекло будет иметь достаточно высокую температуру, по сравнению со стеклом наружным, чтобы оставаться сухим. Также необходимо нормализовать влажность воздуха в квартире, наладив качественную вентиляцию. Если в квартире сухо, а окна установлены правильные, то точка росы никак себя не проявит и поверхность стекла будет оставаться сухой.
Точка росы и разрушение металла
Технические разработки позволили не заниматься высчитыванием точки росы по формулам, а использовать специальный прибор, который автоматически определяет этот параметр для влаги и углеводородов — это так называемый анализатор точки росы. Он используется специалистами во время проведения определенных видов работ, например при нанесении защитного покрытия на приборы и системы из материалов, подверженных коррозии из-за высокой влажности. Ведь если поверхность перед нанесением покрытия обладает недостаточной сухостью, то нанесенная защита работать не будет, так как не проявится достаточная адгезия, то есть сцепление между материалами. Окрашенная поверхность будет покрываться вздутиями, трещинами, а основной материал продолжит разрушаться даже под защитой. Именно для качественной антикоррозионной защиты необходимо знать точку росы, вычисляя ее при помощи формул и приборов-анализаторов.
Самочувствие и точка росы
Температура точки росы — важный природный параметр, о которым человек практически никогда не задумывается в повседневной жизни. Но этот фактор оказывает самое непосредственное влияние на самочувствие, именно здесь играет роль относительная влажность воздуха, о которой упоминается в прогнозах погоды. Так, учеными и медиками замечено, что высокий показатель точки росы ощущается как дискомфорт, и если температура воздуха высока, а точка росы приближается к ней достаточно близко, то человек страдает от влажной духоты.
Мировые метеорологические наблюдения
Расчет точки росы — важный параметр для проведения многих видов технических работ, для здоровья человека. Она входит в физические природные явления и может относиться к такой науке, как метеорология — наблюдения за погодой. Эта область изучения природы зародилась очень давно, но как научная область организовалась в 17-м веке, когда Галилео Галилеем был придуман термометр, а Отто фон Герике — барометр. Измерения температуры, влажности воздуха, атмосферного давления позволили сделать вывод о таком параметре, как точка росы. Когда его впервые зафиксировали и стали использовать в разных сферах жизнедеятельности человека, точно неизвестно, но наблюдения и фиксация этого физического явления проводятся постоянно во всех точках земного шара. Наивысшая температура точки росы была зафиксирована в иранском городке Джаска 20 июля 2012 года и составляла 35 0С. Теперь можно понять, почему с повышением влажности воздуха и температуры окружающей среды становится трудно дышать — в этом свою роль играет такой параметр, как точка росы. Что это такое? Фактор соотношения влажности воздуха и температуры, при которых конденсируется влага.
Основная формула
Сама же точка росы как природное явление высчитывается несколькими способами. Наиболее простой представлен формулой на рисунке ниже.
В ней Тр — точка росы, RH — относительная влажность, Т — температура, цифровые значения 243,12 и 17,62 являются постоянными.
Дання формула дает погрешность в 1 0С, и если его учесть, то параметр будет высчитан достаточно верно.
Таблица для определения точки росы
Расчет точки росы — достаточно сложный алгоритм, требующий не только знания определенных физических параметров, но и умения пользоваться определенными математическими формулами. Сложный и достаточно длительный процесс расчета можно убрать, если воспользоваться табличными значениями. В таких таблицах указывается относительная влажность воздуха и температура окружающей среды, Пересечение этих параметров в табличной сетке дает значение температуры точки росы.
Утепеление дома — снаружи или изнутри?
Формула расчета точки росы в обыденной жизни мало кому пригодится. Но вот в некоторых производствах и сферах деятельности человека без нее обойтись нельзя. Точка росы, определение которой было рассмотрено выше, является важным параметром качественного строительства и обустройства помещений любого назначения. Каким бы ни было здание, в нем должно быть сухо, а значит, точка росы в стене должна быть или устранена полностью, или сведена на максимальное удаление от внутренней поверхности. Например, строительство и утепление зданий в обязательном порядке потребуют таких расчетов. Сегодня можно найти немало табличных указателей с уже высчитанными значениями. Но многие пользуются формулами для подтверждения указанных данных и максимально точного определения точки росы для качественной тепло- и гидроизоляции помещений при конкретных условиях. В этом случае необходимо учитывать параметры материалов стен, утеплителя, пароизоляции. Опытные строители говорят о том, что точка росы не стационарный показатель, он постоянно движется с изменением внешних факторов. Но утеплять здания, расположенные в зонах с широким перепадом температурного фона в соотношении внутри-снаружи, необходимо извне помещения, то есть с улицы. Тогда точка росы будет располагаться в утеплителе, влага будет испаряться на улицу, а не вовнутрь, и помещение останется сухим.
Инструменты для измерения
Понятие точки росы широко применяется на газоизмерительных станциях, на автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях, на станциях подземного хранения и осушки природного газа, для поверки гигрометров и генераторов влажного газа. Точка росы — важная характеристика для качественной эксплуатации как для жилых и промышленных помещений, так и для газопроводов и систем хранения газа. Прибор для измерения точки росы позволяет отказаться от сложных расчетов по формулам и высчитывать этот параметр при самостоятельно измерении факторов внешней среды — температуры, влажности и давления. Самый первый разработанный прибор — гигрометр психрометрический, его еще называют психрометром. Сейчас это лабораторное устройство, не применяемое в практической деятельности. Развитие электронных вычислительных анализаторов не упустило и такого физического параметра, как соотношение влажности и температуры окружающего воздуха, а значит, и вычисление точки росы. Такие устройства просты в эксплуатации, хотя некоторые модели, в том числе и обладающие свойствами тепловизора, требуют обработки полученной информации при помощи специальных компьютерных программ. Анализатор точки росы — значимое приспособление в строительстве, а также в обслуживании газопроводов и газораспределительных станций, значительно упрощающее деятельность человека.
Значение точки росы для деятельности человека
Комфорт — это тепло и уют, невозможные без определенного баланса температуры и влажности воздуха, которые во многих случаях обеспечиваются при помощи системы отопления, работающей на природном газе. Тут-то как раз и видно, насколько точка росы является важной физической характеристикой, ведь от нее зависит появление сырости, нарушение гидроизоляции, разрушение материалов, ухудшение их качества.
Природный газ важное значение имеет как для бытовых, так и производственных нужд человека. И точка росы газа играет важную роль в его транспортировке и хранении. Верно рассчитанная точка росы газа позволяет вовремя предупредить возникновение опасных ситуаций при транспортировке и хранении голубого топлива, а этот же параметр, учтенный при строительстве здания, позволит избежать появления плесени, опасной для здоровья и даже жизни людей.
Важный физический параметр, имеющий прикладное значение — точка росы. Что это такое в жизнедеятельности человека? Это тот температурный фактор, от которого зависят многие сферы быта и деятельности человека: от самочувствия до качественной эксплуатации зданий, машин и механизмов.
vic927 / Shutterstock.com
Влажность может иметь огромное влияние на то, насколько жарко В самом деле чувствует снаружи. К счастью, погодные приложения обычно включают данные о влажности, но вы, вероятно, смотрите не те. Вам следует проверять точку росы.
Проблема с влажностью
Практически в каждом погодном приложении указан процент «влажности». Полное название этого показателя — «относительная влажность». Он говорит нам, насколько воздух насыщен водой. Большинство людей полагают, что высокий процент относительной влажности определяет, насколько влажно они ощущаются, но это не совсем так.
Проблема вот в чем: теплый воздух может содержать больше воды, чем холодный. Представьте, что перед вами стоят чашки разного размера, наполовину наполненные водой. Все они заполнены на 50%, но в самой большой чашке явно больше воды, чем в самой маленькой. Большая чашка похожа на теплый воздух. Он имеет более высокую способность удерживать воду.
Теперь применим это к реальному миру. Влажность 100% в день 55 ° F не будет такой «душной», как влажность 50% в жаркий день 95 ° F. В жаркий день больше воды в воздухе. Вот почему простой просмотр процентного содержания относительной влажности — не лучший способ понять, как на самом деле будет чувствовать себя на улице.
Что такое точка росы?
Разрешите познакомить вас с «точкой росы». Это показатель, который вы также можете найти в погодных приложениях, но большинство людей не знают, что это значит. Если вы действительно хотите понять, насколько влажным будет на ощупь, это будет гораздо полезнее знать.
С технической точки зрения точка росы — это температура, при которой воздух должен охлаждаться, чтобы иметь относительную влажность 100%. Все, что ниже этой температуры, — это когда водяной пар в воздухе становится жидкой водой, и именно тогда вы видите росу на земле, отсюда и название.
Так при чем здесь влажность? Вернемся к примеру с чашками. Мы знаем, что относительная влажность дает нам процент наполнения чашек водой. Точка росы — это способ понять фактическую количество воды в чашках.
Вот почему точка росы лучше подходит для понимания того, как будет чувствовать себя на улице. Если вам нужно выбрать одну чашку и вылить ее себе на голову, вы хотите знать, насколько она полна или сколько воды в ней? Последнее является лучшим показателем того, насколько вы промокнете. На приведенном выше рисунке вы можете увидеть, как больше общего количества воды переводится в более высокую точку росы.
Как читать точку росы
Хорошо, хватит разговоров о чашках. Как на самом деле определить точку росы, чтобы узнать, насколько влажно она будет на ощупь? Есть простой способ определить точку росы, и вам даже не нужно разбираться в технических деталях того, как это работает. Вот удобная диаграмма:
Проверить точку росы так же просто, как и температуру. Вам просто нужно найти погодное приложение, которое ее предоставляет. К сожалению, погодное приложение Apple на iPhone и iPad не показывает точку росы — по крайней мере, в iOS 14 в июне 2021 года.
В приложение Google Search есть встроенное веб-приложение о погоде, которое включает точку росы. Просто откройте приложение Google на своем iPhone, iPad или устройстве Android и выполните поиск по запросу «погода». Вы можете развернуть большую карту погоды вверху, чтобы увидеть точку росы.
В большинстве специальных погодных приложений есть точка росы. Например, популярное приложение Weather Channel для iPhone, iPad и Android показывает точку росы на карточке «Сегодняшние сведения».
Теперь, когда вы в следующий раз откроете выбранное вами погодное приложение, пропустите значение влажности и посмотрите на точку росы. Вы получите гораздо лучшее представление о том, как будет выглядеть снаружи. Пока вы это делаете, проверьте также УФ-индекс.
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 27 июня 2023 года; проверки требуют 4 правки.
На приведённой диаграмме представлено максимальное содержание водяного пара в воздухе на уровне моря в зависимости от температуры. Чем выше температура, тем выше равновесное парциальное давление пара.
Точка росы — это температура воздуха, при которой содержащийся в нём пар достигает состояния насыщения и начинает конденсироваться в росу.
Точка росы определяется относительной влажностью воздуха. Чем выше относительная влажность, тем точка росы выше и ближе к фактической температуре воздуха. Чем ниже относительная влажность, тем точка росы ниже фактической температуры. Если относительная влажность составляет 100 %, то точка росы совпадает с фактической температурой.
Формула для приблизительного расчёта точки росы в градусах Цельсия (только для положительных температур):
- = 17,27,
- = 237,7 °C,
- ,
- — температура в градусах Цельсия,
- — относительная влажность в объёмных долях (0 < < 1,0).
Формула обладает погрешностью ±0,4 °C в следующем диапазоне значений:
- 0 °C < < 60 °C
- 0,01 < < 1,00
- 0 °C < < 50 °C
Существует более простая формула для приблизительного расчёта, дающая погрешность ±1,0 °C при относительной влажности в объёмных долях более 0,5:
Эту формулу можно использовать для вычисления относительной влажности по известной точке росы:
Код на Ruby c погрешностью 0. 05% (0 °C < < 50 °C) и 0. 06% (-40 °C < ≤ 0 °C)
In the Journal of Applied Meteorology and Climatology Arden Buck presents several different valuation sets, with different maximum errors for different temperature ranges. Two particular sets provide a range of −40 °C to +50 °C between the two, with even lower maximum error within the indicated range than all the sets above: a = 6.1121 mbar, b = 17.368, c = 238.88 °C; for 0 °C ≤ T ≤ 50 °C (error ≤ 0.05%). a = 6.1121 mbar, b = 17.966, c = 247.15 °C; for −40 °C ≤ T ≤ 0 °C (error ≤ 0.06%). *** No guarantees are implied. Use at your own risk *** Written by E. Sevastyanov, 2023-06-23 # "E" stands for Euler number. "Температура воздуха, ᴼC: > " "Относительная влажность, %: > " # "log" stands Natural logarithm
Точка росы и коррозия
Точка росы воздуха — важнейший параметр при антикоррозионной защите, говорит о влажности и возможности конденсации.
Если точка росы воздуха выше, чем температура подложки (субстрат, как правило, поверхность металла), то на подложке будет иметь место конденсация влаги.
Краска, наносимая на подложку с конденсацией, не достигнет должной адгезии, за исключением случаев использования красок, разработанных по специальной рецептуре (справку можно получить в технологической карте продукта или покрасочной спецификации).
Таким образом, последствием нанесения краски на подложку с конденсацией будет плохая адгезия и образование дефектов, таких как шелушение, пузырение и др., приводящее к преждевременной коррозии и/или обрастанию.
Определение точки росы
Значения точки росы в °C для ряда ситуаций определяют с помощью психрометра и специальных таблиц. Сначала определяют температуру воздуха, затем влажность, температуру подложки и с помощью таблицы Точки росы определяют температуру, при которой не рекомендуется наносить покрытия на поверхность.
Если вы не можете найти точно ваши показания на психрометре, то найдите один показатель, находящийся на одно деление выше по обеим шкалам — как относительной влажности, так и температуры, а другой показатель соответственно на одно деление ниже и интерполируйте необходимое значение между ними.
Стандарт ISO 8502-4 используется для определения относительной влажности и точки росы на стальной поверхности, подготовленной для окраски.
Наблюдения точки росы
Наибольшая температура точки росы была 35°C и зафиксирована в Джаске (Иран) 20 июля 2012 года.
- Психрометрическая диаграмма (диаграмма Молье)
- РМГ 75-2004 «ГСИ. Измерения влажности веществ. Термины и определения» (С 01.08.2015 начинает действовать РМГ 75-2014)
- СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»
- John M. Wallace, Peter V. Hobbs. Water Vapor in Air // Atmospheric Sience. An introductory Survey.. — Second edition. — Washington: Academic Press Elsevier, 2006. — С. 83. — 551 с. — ISBN 978-0-12-732951-2.
- ИСО 8502-4 «Подготовка стальных поверхностей перед нанесением красок и связанных с ними продуктов. Испытания для оценки чистоты поверхности. Часть 4. Руководство по оценке вероятности конденсации перед нанесением краски»
Ветро-холодовой индекс — способ измерения жёсткости погоды, то есть субъективного ощущения человека при одновременном воздействии на него мороза и ветра.
Жёсткость погоды по ветро-холодовому индексу рассчитывается следующим образом: к температуре воздуха в градусах цельсия прибавляется скорость ветра, помноженная на коэффициент жёсткости. Для удобства использования различные комбинации температуры воздуха и скорости ветра собирают в таблицу жёсткости погоды по ветро-холодовому индексу (см. ниже).
Выработка первых эмпирических формул и таблиц вызвано стремлением вооружённых сил США подготовить своих солдат для холодной европейской зимы во время Второй мировой войны. Они обратились к полярным исследователям Полу Сайплу и Чарльзу Пасслу, которые во время второй антарктической экспедиции Ричарда Бэрда (1939–1941) зимой 1941 года провели ряд экспериментов. Они наблюдали скорость замерзания воды в зависимости от температуры воздуха и скорости ветра. Температура воздуха во время эксперимента колебалась от –56 °C до –9 °C, скорость ветра от нуля до 12 м/с.
Учёные получили формулу
Таблица значений ветро-холодового индекса
- Canada’s Wind Chill Index. Environnement Canada. Архивировано 30 мая 2012 года.
Пого́да — совокупность значений метеорологических элементов и атмосферных явлений, наблюдаемых в определённый момент времени в той или иной точке пространства. Понятие «Погода» относится к текущему состоянию атмосферы, в противоположность понятию «Климат», которое относится к среднему состоянию атмосферы за длительный период времени. Если нет уточнений, то под термином «Погода» понимают погоду на Земле. Погодные явления протекают в тропосфере (нижней части атмосферы) и в стратосфере — атмосферном слое, располагающемся на высоте примерно от 11 до 50 километров. Погоду можно описать давлением, температурой и влажностью воздуха, силой и направлением ветра, облачностью, атмосферными осадками, дальностью видимости, атмосферными явлениями (туманами, метелями, грозами) и другими метеорологическими элементами.
Обычные погодные явления на Земле — это ветер, облака, атмосферные осадки (дождь, снег, град и т. д.), туманы, грозы, пыльные бури и метели. Более редкие явления включают в себя стихийные бедствия, такие как торнадо и ураганы. Почти все погодные явления происходят в тропосфере (нижняя часть атмосферы).
Различия в физических свойствах воздушных масс возникают из-за изменения угла падения солнечных лучей в зависимости от широты и удалённости региона от океанов. Большое различие температур между арктическим и тропическим воздухом является вероятной причиной возникновения высотных струйных течений. Барические образования в средних широтах, такие как внетропические циклоны, образуются, как правило, в результате развития планетарных волн в зоне высотного струйного течения. Эти образования, оказывающие основное влияние на изменения погоды, в результате неустойчивости струйных течений, (так называемый цикл индекса) приходят сериями. Поскольку ось вращения Земли наклонена относительно плоскости её орбиты, угол падения солнечных лучей зависит от времени года. В среднем, температура на поверхности Земли изменяется в течение года в пределах ±40 °C. Изменение параметров орбиты, угла наклона оси и угловой скорости вращения Земли влияет на количество и распределение солнечной энергии на планете, являясь основной причиной долгосрочных изменений климата.
Различие температур на поверхности земли в свою очередь вызывает разность в поле атмосферного давления. Горячая поверхность нагревает находящийся над ней воздух, расширяет его, понижая давление и плотность воздуха. Горизонтальный градиент давления, действуя совместно с центробежной силой и силой Кориолиса, связанной с вращением Земли, создают ветер, направленный в свободной атмосфере вдоль линий равного давления — изобар. Атмосфера — это сложная система, поэтому незначительные изменения в одной её части могут оказать большое влияние на систему в целом.
Движения воздушных масс
Воздух находится в непрерывном движении, особенно благодаря деятельности циклонов и антициклонов.
Воздушная масса, которая движется из тёплых районов в более холодные, своим приходом вызывает неожиданное потепление. При этом от соприкосновения с более холодной земной поверхностью движущаяся воздушная масса снизу охлаждается и прилегающие к земле слои воздуха могут оказаться даже холоднее верхних слоёв. Охлаждение тёплой воздушной массы, идущее снизу, вызывает конденсацию водяного пара в самых нижних слоях воздуха, в результате образуются облака и выпадают осадки. Эти облака располагаются невысоко, часто опускаются до земли и вызывают туманы. В нижних слоях тёплой воздушной массы довольно тепло и ледяных кристаллов нет. Поэтому они не могут давать обильных осадков, лишь иногда выпадает мелкий, моросящий дождь. Облака тёплой воздушной массы заволакивают всё небо ровным покровом (тогда их называют слоистыми) или слегка волнистым слоем (тогда их называют слоисто-кучевыми).
Граница соприкосновения разных воздушных масс называется атмосферным фронтом. На синоптических картах эта граница представляет собой линию, которую метеорологи называют «линия фронта». Граница между тёплой и холодной воздушной массой является почти горизонтальной поверхностью, незаметно опускающейся к линии фронта. Холодный воздух находится под этой поверхностью, а тёплый сверху. Так как воздушные массы всё время в движении, то и граница между ними всё время сдвигается. Интересная особенность: через центр области пониженного давления обязательно проходит линия фронта, а через центры областей повышенного давления фронт не проходит никогда.
Тёплый фронт возникает при продвижении вперёд тёплой воздушной массы и отступлении холодной. Тёплый воздух, как более лёгкий, наползает на холодный. Из-за того, что подъём воздуха приводит к его охлаждению, над поверхностью фронта образуются облака. Тёплый воздух взбирается вверх достаточно медленно, поэтому облачность тёплого фронта представляет собой ровную пелену перисто-слоистых и высокослоистых облаков, которая имеет ширину несколько сот метров и иногда на тысячи километров в длину. Чем дальше впереди линии фронта находятся облака, тем они выше и тоньше.
Развитие и перемещение циклонов и антициклонов приводит к переносам воздушных масс на значительные расстояния и соответствующим непериодическим изменениям погоды, связанным со сменой направлений и скоростей ветра, с увеличением или уменьшением облачности и осадков. В циклонах и антициклонах воздух перемещается в сторону уменьшения атмосферного давления, отклоняясь под действием разных сил: центробежной, Кориолиса, трения и др. В результате в циклонах ветер направлен к его центру с вращением против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке в Южном, в антициклонах, наоборот, от центра с противоположным вращением.
Цикло́н — атмосферный вихрь огромного (от сотен до 2—3 тысяч километров) диаметра с пониженным атмосферным давлением в центре. Различают циклоны внетропические и тропические.
Тропические циклоны (тайфуны) обладают особыми свойствами и возникают гораздо реже. Они образуются в тропических широтах (от 5° до 30° каждого полушария) и имеют меньшие размеры (сотни, редко — более тысячи километров), но бо́льшие барические градиенты и скорости ветра, доходящие до ураганных. Для таких циклонов характерен «глаз бури» — центральная область диаметром 20—30 км с относительно ясной и безветренной погодой. Вокруг располагаются мощные сплошные скопления кучево-дождевых облаков с сильнейшими дождями. Тропические циклоны могут в процессе своего развития превращаться во внетропические.
Внетропические циклоны образуются в основном на атмосферных фронтах, чаще всего находящихся в субполярных районах, способствуют самым значительным изменениям погоды. Для циклонов характерна облачная и дождливая погода, с ними связана большая часть осадков в умеренной зоне. В центре внетропического циклона наиболее интенсивные осадки и наиболее густая облачность.
Имеют значение для погоды также маломасштабные вихри (смерчи, тромбы, торнадо).
- физика атмосферы — основной раздел метеорологии, исследующий физические явления и процессы в атмосфере.
- синоптическая метеорология — наука о погоде и методах её предсказания. Прогноз погоды — «научно обоснованное предположение о предстоящих изменениях погоды, составленное на основе анализа развития крупномасштабных атмосферных процессов»[7].
- Химия атмосферы изучает химические процессы в атмосфере.
- Динамическая метеорология изучает атмосферные процессы теоретическими методами гидроаэромеханики.
- Биометеорология изучает влияние атмосферных факторов на биологические процессы.
Можно выделить два типа метеорологической информации:
- первичную информацию о текущей погоде, получаемую в результате метеорологических наблюдений.
- информацию о погоде в виде различных сводок, синоптических карт, аэрологических диаграмм, вертикальных разрезов, карт облачности и т. д.
Успешность разрабатываемых прогнозов погоды в значительной степени зависит от качества первичной метеорологической информации.
Главными потребителями метеорологической информации являются авиация и морской флот (водный транспорт). В большой зависимости от погодных условий и климата стоит также сельское хозяйство. На продуктивность большое влияние оказывает влажность почвы и воздуха, количество осадков, света, тепла. В конце XIX века сформировалась самостоятельная отрасль метеорологии — агрометеорология. Сведения о климате широко используются при проектировании и эксплуатации различных сооружений — зданий, аэродромов, железных дорог, линий электропередач и т. д.
Организация метеорологических наблюдений
В России существует обширная сеть метеорологических станций (различных разрядов с разными программами наблюдений), метеорологических и гидрологических постов. Значительную роль играют наблюдения, выполняемые посредством метеорологических радиолокаторов (пространственные образы слоёв облачности и интенсивности осадков и гроз в радиусе до 250 км от местоположения локатора) и метеорологических искусственных спутников Земли (телевизионные снимки облачности в различных диапазонах длин волн, вертикальные профили температуры и влажности воздуха в атмосфере). Ведутся аэрологические наблюдения на сети специальных аэрологических станций с помощью радиозондов, иногда с помощью метеорологических и геофизических ракет. Наблюдения на морях и океанах со специально оборудованных судов.
Наземная метеорологическая сеть в СССР максимального развития достигла к середине 1980-х годов. Начавшиеся в конце 1980-х годов кризисные экономические процессы вызвали ощутимое сокращение метеорологической сети. С 1987 по 1989 годы число метеостанций в СССР сократилось на 15 %, на начало 1995 года уменьшение числа метеостанций в РФ составило 22 %. В дальнейшем, также возможно сокращение метеостанций вследствие развития других способов получения информации о погоде (спутниковых и радиолокационных).
Синоптическая карта (греч. , «обозримый одновременно») — это географическая карта, на которой условными знаками нанесены результаты наблюдений многих метеостанций. Такая карта даёт наглядное представление о состоянии погоды в данный момент. При последовательном составлении карт выясняются направления движения воздушных масс, развитие циклонов, перемещение фронтов. Анализ синоптических карт позволяет предвидеть изменения погоды. Можно отследить изменения состояния атмосферы, в частности перемещение и эволюцию атмосферных возмущений, перемещение, трансформацию и взаимодействие воздушных масс и пр. С середины 20 века приземная синоптическая информация дополнена результатами аэрологических наблюдений, на основе которых регулярно строятся карты состояния свободной атмосферы — так называемые карты барической топографии. С конца 20 века широко используется также спутниковая информация о состоянии океанов и частей суши, где нет метеостанций. Фотографирование облачных систем со спутников позволяет обнаружить зарождение тропических циклонов над океанами.
Изучение погоды на других планетах
Погода существует не только на Земле, но и на других небесных телах (планетах и их спутниках), имеющих атмосферу. Изучение погоды на других планетах стало полезным для понимания принципов изменения погоды на Земле. Известный исследовательский объект в Солнечной Системе — Большое красное пятно Юпитера, является антициклоническим штормом, который существует в течение, по крайней мере, 300 лет. Однако погода не ограничена планетарными телами. Корона Солнца постоянно теряется в космос, создавая, по существу, очень тонкую атмосферу во всей Солнечной Системе. Движение частиц, испускаемых Солнцем, называется солнечным ветром.
Прогноз погоды — это научно и технически обоснованное предположение о будущем состоянии атмосферы в определённом месте. Люди пробовали предсказывать погоду тысячелетиями, но официальные прогнозы появились в девятнадцатом столетии. Для составления прогноза погоды собираются количественные данные о текущем состоянии атмосферы, и при помощи научного понимания атмосферных процессов проектируется, как изменится состояние атмосферы.
Если раньше прогнозы основывались в основном на изменении атмосферного давления, текущих погодных условиях и состоянии неба, то сейчас для определения будущей погоды применяются модели прогнозирования. Участие человека необходимо для выбора наиболее подходящей модели прогнозирования, на которой в дальнейшем будет основываться прогноз. Это включает в себя умение выбрать шаблон модели, учёт взаимосвязи удалённых событий, знание принципов работы и особенностей выбранной модели. Сложная природа атмосферы, необходимость мощной вычислительной техники для решения уравнений, описывающих атмосферу, наличие погрешностей при измерении начальных условий и неполное понимание атмосферных процессов означают, что точность прогноза снижается. Чем больше разница между настоящим временем и временем, на которое делается прогноз (диапазон прогноза), тем меньше точность. Использование нескольких моделей и приведение их к единому результату помогает снизить погрешность и получить наиболее вероятный результат.
Прогнозами погоды пользуются очень многие. Важными прогнозами являются штормовые предупреждения, так как они используются для защиты жизни и имущества. Прогнозы температуры и осадков важны для сельского хозяйства и, следовательно, даже для трейдеров на фондовых рынках. Более того, существуют даже т. н. производные финансовые инструменты на погоду. Температурные прогнозы нужны также тепловым сетям для оценки необходимой в ближайшие дни тепловой энергии. Ежедневно люди пользуются прогнозом погоды, чтобы решить, что надеть в этот день. Прогнозы дождей, снега и сильных ветров используются для планирования работы и отдыха на свежем воздухе.
В настоящее время существует грид-проект ClimatePrediction.net, целью которого является поиск наиболее адекватной модели изменения климата и построение на её основе прогноза на ближайшие 50 лет.
Влияние погоды на людей
Погода играет большую, а иногда даже решающую роль в человеческой истории. Помимо изменений климата, которые вызывали постепенную миграцию народов (например, опустынивание Ближнего Востока и формирование сухопутных мостов между материками во время ледниковых периодов), экстремальные погодные явления вызывали меньшие по масштабу перемещения народов и принимали непосредственное участие в исторических событиях. Одним из таких случаев является спасение Японии ветрами Камикадзе от вторжения монгольского флота Хана Хубилая в 1281 году. Притязания французов на Флориду прекратились в 1565 году, когда ураган уничтожил французский флот, дав Испании возможность завоевать форт Каролину. Совсем недавно ураган Катрина заставил более одного миллиона человек переселиться с центрального побережья Мексиканского залива в США, создав самую крупную диаспору в истории Соединённых Штатов.
Антропогенное влияние на погоду и климат
- Кислотные дожди, вызываемые поступлением в атмосферу оксида серы и оксидов азота, пагубно влияют на озёра, растения, здания.
- (англ. Human impact on the environment) ухудшают качество воздуха и его видимость.
- Строительство городов, дорог, вырубка лесов, изменяя ландшафт, приводит к увеличению альбедо земной поверхности. Примеси, выбрасываемые в атмосферу промышленными предприятиями, оседая на Землю, также способствуют падению отражательной способности поверхности Земли (особенно в зимний период). Эти факторы влияет на тепловой баланс атмосферы, способствуя изменению климата (потеплению) в городах и промышленных регионах.
- Изменение климата, вызванное процессами, приводящими к выделению в воздух парниковых газов, как считается, влияет на частоту возникновения таких (англ. ) как засуха, экстремальные температуры, наводнения, штормовые ветра и бури[11].
- Количество теплоты, производимое крупными городскими конгломератами, незамедлительно влияет на погоду в регионе даже на расстояниях в 1000 миль[12].
Метеорология малых масштабов
Погода на других планетах
Рекорды погоды — экстремальные метеорологические показатели, которые были официально зарегистрированы на поверхности Земли. Самая низкая температура за всю историю была зафиксирована 21 июля 1983 года на Станции Восток, Антарктида −89,2 °C. Самая высокая зафиксирована 13 сентября 1922 года в Альазизайи, Ливия. Тогда столбик термометра поднялся до +58 °C; значение впрочем, оспаривается.
- Манташьян П. Н. Циклоны и антициклоны Архивная копия от 2 января 2019 на Wayback Machine // Наука и жизнь. — 2008. — № 3.
- Сайт Гидрометцентра России — http://meteoinfo.ru Архивная копия от 21 мая 2015 на Wayback Machine
- Настраиваемый интерактивный интернет-ресурс о погоде ventusky.com Архивная копия от 4 января 2017 на Wayback Machine, созданный чешской компанией InMeteo.
Те, кто давно живет в деревнях, знают, что даже летним утром трава почти всегда мокрая от росы. Но наверняка мало кто задумывался, почему это происходит. Откуда эта вода и какова общая природа этого явления?
Что такое точка росы?
В прогнозах погоды обычно говорится только о температуре воздуха, осадках, ветре и атмосферном давлении. Между тем, есть еще много важных функций, которые дают представление об условиях окружающей среды. Среди них точка росы воздуха. Этот термин знаком многим, но не все знают, что это за показатель и на что влияет. Так что же такое точка росы?
Эта фраза указывает на такой показатель температуры воздуха, при котором достигается предел его насыщения влажностью, в результате чего вода начинает конденсироваться в виде капель воды на поверхности или в виде тумана. Иногда это не имеет большого значения, но в некоторых случаях эту информацию нужно принимать во внимание.
Водяной пар так или иначе всегда содержится в воздухе. А точка росы — это совокупность некоторых факторов, при которых происходит переход из газообразного агрегатного состояния в жидкое состояние. В этом случае конденсат образуется на предметах с самой низкой температурой, а также на крышке кастрюли с кипятком. Иногда это вызывает проблемы, например, жители плохо утепленных домов или владельцы неправильно установленных стеклопакетов могут столкнуться с постоянной влажностью и запотеванием стекла.
Так что же происходит, когда температура падает ночью или рано утром? То есть, что такое точка росы по мнению физиков и какие процессы происходят при ее достижении? Чрезвычайно интересно.
У поверхности более холодных предметов образуется тонкий слой газа той же температуры. Его толщина может быть небольшой, но именно в нем образуется конденсат, который падает на поверхность предмета. На улице в основном это могут быть камни, металлоконструкции, трава. Это происходит, если температура воздуха выше точки росы. Зимой все происходит немного иначе. Это явление можно наблюдать при вдыхании холода, когда изо рта выходит пар. Мгновенно остывая, газообразная вода превращается в крошечные капельки. Нечто подобное происходит высоко в атмосфере, когда образуются облака.
Но почему это происходит? Прежде всего, на образование конденсата влияет температура окружающей среды и предметов. Кроме того, важна относительная и абсолютная влажность воздуха. Чем выше эти значения, тем выше температура точки росы. При 100% влажности этот показатель будет совпадать с реальными погодными условиями.
Давление также важно, особенно если вам нужно рассчитать температуру точки росы в условиях сжатого воздуха. Физики продолжают проводить эксперименты в самых разных условиях. И в этом случае есть разновидности атмосферного индикатора и его пониженного давления. При прочих равных второй показатель будет намного ниже.
Итак, теперь стало понятно, что такое точка росы и что на нее влияет. Но как рассчитать, при какой температуре и влажности воздуха водяной пар начнет конденсироваться? Существуют специальные таблицы и формулы, по которым этот показатель можно рассчитать с небольшой погрешностью. При расчете температуры точки росы с использованием этих методов учитываются только относительная влажность и температура воздуха, поэтому ни один из этих методов не подходит для газов под давлением.
Конечно, есть и специальные устройства, позволяющие фиксировать этот показатель — психрометры. Их основное предназначение — определение влажности воздуха, но они также отлично подходят для определения точки росы.
Значение в строительстве
Во-первых, определение температуры точки росы важно при проектировании зданий. Вода губительно действует на металлы, в результате начинается коррозия, поэтому образование лишней влаги может вызвать преждевременный износ конструкции. Если при этом температура будет достаточно высокой, процесс будет происходить с большой скоростью.
это также важно для людей, для которых проблемы утепления дома зимой крайне актуальны. Зимой снаружи здания намного холоднее, чем внутри. Поэтому температурный перепад неизбежен. И здесь важно, чтобы точка росы в стене располагалась как можно дальше от внутренней поверхности. В противном случае жители рискуют столкнуться с вечной сыростью, сыростью, плесенью и другими последствиями. Итак, при строительстве жилых домов, как многоквартирных, так и частных, этот фактор необходимо учитывать. Точка росы в стене все равно будет достигнута при понижении температуры воздуха, но задача строителей — сохранить ее как можно ближе к внешнему слою.
А все металлоконструкции необходимо покрыть специальными антикоррозионными составами, а также организовать эффективное удаление с них лишней влаги. В стенах домов используются не только гигроскопичные материалы, но и специальные гидроизоляционные материалы. В целом это позволяет жильцам не страдать от постоянно влажных и холодных углов или подоконников.
Значение в авиации
Самолеты летают высоко в воздухе, где температура ниже, чем у земли. А конденсат может повлиять на аэродинамику. Это особенно важно при взлете и посадке, поэтому среди других экологических показателей авиационные метеорологи должны также рассчитывать точку росы. Это помогает учесть возможное образование облаков и тумана, если фактическая температура близка к ней. Зимой эта информация также важна, потому что в холодное время года необходимо подумать о возможном промерзании самолета и предотвратить его с помощью специальных реагентов, которые наносятся на корпус самолета.
Значение в других областях и меры противодействия
Кроме того, этот показатель также учитывают производители лаков, красок, защитных составов. Конечно, производители и пользователи высокоточной оптики тоже должны помнить об этом факторе, чтобы не повредить технику, особенно если приходится переносить устройства в теплое помещение с улицы.
Чтобы избежать конденсации внутри зданий, необходимо обеспечить хорошую вентиляцию и адекватное удаление влаги. Например, некоторые люди, желающие сэкономить, могут столкнуться с проблемой постоянного запотевания или потери окон. Некачественные или неправильно установленные стеклопакеты могут стать источником постоянных проблем. Так что такую работу лучше доверить хорошим профессионалам.
Микроклимат и комфорт
Какая точка росы у человека? Как они себя чувствуют в условиях образования конденсата? Здесь относительная влажность имеет первостепенное значение. При достаточно высокой температуре и показателе насыщенности воздуха водяным паром людям кажется, что снаружи или внутри душно. Особенно это ощущают жители зоны умеренного климата, приезжающие летом в тропики или субтропики. При почти 100% влажности точка росы практически совпадает с реальной температурой воздуха, и людям буквально нечем дышать, особенно если очень жарко. В таких условиях у некоторых могут возникнуть проблемы с сердечно-сосудистой системой, также может случиться тепловой удар, поэтому при резком ухудшении самочувствия необходимо обратиться к врачу.
