В атмосферном воздухе всегда находится некоторое количество водяного пара. До 86 % пара поступает в атмосферу с поверхности морей и океанов. Количество водяного пара, которое может содержаться в воздухе, зависит от температуры воздуха.
Чем выше температура воздуха, тем больше водяного пара может в нем содержаться. Воздух может быть насыщенным и ненасыщенным водяными парами.
Абсолютная влажность — это количество водяного пара, содержащегося в 1 м3 воздуха. Оно выражается в граммах.
Относительная влажность — это отношение (в процентах) фактического содержания водяного пара в 1 м3 воздуха к возможному при данной температуре.
Всегда высокая (до 90%) относительная влажность воздуха имеет место в экваториальной зоне, т. к. там в течение всего года высокая температура и большое испарение с океанов. Такая же высокая относительная влажность и в полярных районах, но уже потому, что при низких температурах даже небольшое содержание водяного пара делает воздух насыщенным или близким к насыщению. В умеренных широтах относительная влажность меняется по сезонам: зимой она выше, летом ниже.
Особенно низка относительная влажность воздуха в пустынях: 1 м3 воздуха там содержит водяного пара в два-три раза меньше возможного при данной температуре. Для измерения относительной влажности пользуются гигрометром.
Атмосфе́рные осадки — вода в жидком или твёрдом состоянии, выпадающая из облаков или осаждающаяся из воздуха на земную поверхность и какие-либо предметы. Осадки измеряются толщиной слоя выпавшей воды в миллиметрах.
- облачные капли начинают сливаться в более крупные и тяжелые. Они уже не могут удерживаться в
атмосфере и падают на землю в виде дождя.
- Летом воздух быстро поднимается вверх, подхватывает дождевые тучи и несет их на высоту, где температура ниже нуля. Дождевые капли замерзают и выпадают в виде града.
- В зимнее время в умеренных и высоких широтах осадки выпадают в виде снега. Количество выпавших осадков измеряется осадкомером. Осадки выпадают на землю не только из облаков, но и непосредственно из воздуха. Это роса и иней.
По происхождению различают осадки:
— конвективные — характерны для жаркого пояса, где интенсивен нагрев и испарение, но нередко бывают и в умеренном поясе;
— фронтальные — образуются при встрече двух воздушных масс с разными температурами и выпадают из более теплого воздуха. Характерны для умеренных и холодных поясов;
— орографические — выпадают на наветренных склонах гор. Они очень обильны, если воздух идет со стороны теплого моря и обладает высокой абсолютной и относительной влажностью.
Температура воздуха — одно из свойств воздуха в природе, выражающегося количественно. С высотой температура воздуха меняется в разных слоях и случаях по-разному. В среднем она сначала понижается до высоты 10-15 км, затем растёт до 50-60 км, потом снова падает и т. д.
Относительная шкала
Температура воздуха, а также почвы и воды в большинстве стран выражается в градусах международной температурной шкалы, или шкалы Цельсия (˚С), общепринятой в физических измерениях. Ноль этой шкалы приходится на температуру, при которой тает лёд, а +100 ˚С — на температуру кипения воды. Однако в ряде других стран до сих пор не только в быту, но и в метеорологии используется шкала Фаренгейта (F). В этой шкале интервал между точками таяния льда и кипения воды разделён на 180˚ Нуль шкалы Цельсия соответствует +32 ˚F, а +100 ˚С = +212 ˚F.
Абсолютная шкала
Кроме того, в теоретической метеорологии применяется абсолютная шкала температур (шкала Кельвина), K. Нуль этой шкалы отвечает полному прекращению теплового движения молекул, то есть самой низкой возможной температуре. За абсолютный нуль принимается в точности −273 ˚С. Величина единицы абсолютной шкалы равна величине градуса шкалы Цельсия. Поэтому нуль шкалы Цельсия соответствует 273-му делению абсолютной шкалы (273 К).
Термо́метр— прибор для измерения температуры воздуха, почвы, воды и так далее. Существует несколько видов термометров:
- жидкостные
- механические
- электрические
- оптические
- газовые
- инфракрасные
Жидкостные термометры основаны на принципе изменения объёма жидкости, которая залита в термометр (обычно это спирт или ртуть), при изменении температуры окружающей среды.
Механические термометры действуют по тому же принципу, что и жидкостные, но в качестве датчика обычно используется металлическая спираль или лента из биметалла.
Принцип работы электрических термометров основан на изменении сопротивления проводника при изменении температуры окружающей среды.
Оптические термометры позволяют регистрировать температуру благодаря изменению уровня светимости, спектра и иных параметров при изменении температуры. Например, инфракрасные измерители температуры тела.
Инфракрасный термометр позволяет измерять температуру без непосредственного контакта с человеком.
Психро́метр — прибор для измерения влажности воздуха и его температуры.
Принцип действия
Простейший психрометр состоит из двух спиртовых термометров. Один термометр — сухой, а второй имеет устройство увлажнения. Спиртовая колба влажного термометра обёрнута батистовой лентой, конец который находится в сосуде с водой. Вследствие испарения влаги, увлажнённый термометр охлаждается. Для определения относительной влажности снимают показания с сухого и влажного термометров, а далее используют психрометрическую таблицу, входными величинами в которой являются показания сухого термометра и разница температур сухого и влажного термометров. Для точных измерений, в случае отклонения атмосферного давления от номинального, к результатам психрометрической таблицы добавляют поправку. Конструкция прибора может включать в себя также вентилятор для обдува воздуха около влажного термометра.
Современные психрометры можно разделить на три категории: станционные, аспирационные и дистанционные.
Гигрометр — измерительный прибор для определения влажности воздуха. Существует несколько типов гигрометров (весовой, волосной, плёночный и другие), действие которых основано на различных принципах.
Виды гигрометров
Весовой (абсолютный) гигрометр состоит из системы U-образных трубок, наполненных гигроскопическим веществом, способным поглощать влагу из воздуха. Через эту систему насосом протягивают некоторое количество воздуха, влажность которого определяют. Зная массу системы до и после измерения, а также объём пропущенного воздуха, находят абсолютную влажность.
Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного волоса, способного изменять свою длину при изменении влажности воздуха, что позволяет измерять относительную влажность от 30 до 100 %. Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся вдоль шкалы.
Плёночный гигрометр имеет чувствительный элемент из органической плёнки, которая растягивается при повышении влажности и сжимается при понижении. Изменение положения центра плёночной мембраны передаётся стрелке.
В электролитическом гигрометре пластинку из электроизоляционного материала (стекло, полистирол) покрывают гигроскопическим слоем электролита со связующим материалом. При изменении влажности воздуха меняется концентрация электролита, а следовательно, и его сопротивление; недостаток этого гигрометра — зависимость показаний от температуры.
Действие керамического гигрометра основано на зависимости электрического сопротивления твёрдой и пористой керамической массы от влажности воздуха.
Конденсационный гигрометр определяет точку росы по температуре охлаждаемого металлического зеркальца в момент появления на нём следов воды (или льда), конденсирующейся из окружающего воздуха. Конденсационный гигрометр состоит из устройства для охлаждения зеркальца, оптического или электрического устройства, фиксирующего момент конденсации, и термометра, измеряющего температуру зеркальца.
Осадкомер, дождемер или плювиограф — прибор для измерения атмосферных жидких и твёрдых осадков. Комплект осадкомера состоит из двух металлических сосудов для сбора и сохранения выпадающих осадков, одной крышки к ним, тагана для установки осадкомерных сосудов, ветровой защиты и двух измерительных стаканов.
