Как образуется туман? Откуда он берется? Поэтапное формирование тумана в атмосфере. Почему бывает туман Как объяснить ребенку что такое туман

Туман по сути - это облако, существующее низко над поверхностью. Он появляется, когда неизбежен контакт теплого, влажного воздуха с более холодным.

Уровень концентрации водяного пара в воздухе определяется температурой: чем холоднее воздух, тем меньше пара он может содержать. Если пар превышает количество, возможное при данной температуре (точка, называемая уровнем насыщенного пара), он конденсируется в туман.

Если температура достаточно низкая, туман может образовываться даже в относительно сухом воздухе. Наиболее вероятно присутствие тумана в воздухе, содержащем большое количество пыли или других частиц, к которым могут прикрепляться водяные капли. В полярных регионах, где значение температуры может опускаться ниже -15 °С, иногда наблюдается замерзший туман, состоящий из кристаллов льда.

Конденсация - повсюду

Тот самый процесс конденсации, который создает туман, сопровождает некоторые обычные в повседневной жизни явления. Например, холодный воздух за окном охлаждает теплый воздух в помещении (1, сверху). Когда внутренний воздух остывает, водяной пар конденсируется, образуя частицы воды, из-за которых окно запотевает. Когда изо рта выдыхается теплый влажный воздух (2), он быстро охлаждается, а водяной пар конденсируется, из-за чего выдыхаемый воздух напоминает туман. Холодный сок в стакане (3) излучает холод вокруг себя, из-за чего водяной пар в воздухе конденсируется и на стакане образуются капли. Водяной пар, вырывающийся из чайника (4)у охлаждается воздухом и конденсируется в туманообразное облако.

Как образуется лучистый туман

Ночью, когда почва начинает освобождать поглощенное днем тепло, температура воздуха над ней начинает падать. Когда он в достаточной степени охлажден, водяной пар конденсируется в лучистый туман. Эта разновидность тумана часто появляется в низинных местах в ясные и сравнительно безветренные ночи. (На рисунке вверху статьи)

Образование адвективного тумана

Адвективный туман, типичный в местах, близких к океанам, появляется в случаях, когда масса влажного и теплого воздуха внезапно оказывается над холодной поверхностью. Нижний слой воздуха охлаждается, обуславливая конденсацию и образование частиц тумана.

Как образуется стелющийся туман

Когда теплый и влажный воздух поднимается по склону горы, он расширяется и остывает, вследствие чего водяной пар в воздухе конденсируется в туман. С таким туманом, который может напоминать неровные клочки, очень часто сталкиваются альпинисты. Если воздушные токи продолжают подниматься, то в конце концов стелющийся туман превращается в облака.

Как образуется паровой туман

Иногда холодный воздух циркулирует над местами, сохраняющими тепло ночью - например, над реками или прудами. В холодном воздухе конденсируется пар от теплой воды, образуя паровой туман. Чем больше амплитуда температур между водой и воздухом, тем гуще будет туман.

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»).

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.

Туман - атмосферное явление, скопление воды в воздухе, когда образуются мельчайшие продукты конденсации водяного пара (при температуре воздуха выше −10° это мельчайшие капельки воды, при −10…-15° - смесь капелек воды и кристалликов льда, при температуре ниже −15° - кристаллики льда, сверкающие в солнечных лучах или в свете луны и фонарей).

Относительная влажность воздуха при туманах обычно близка к 100 % (по крайней мере, превышает 85-90 %). Однако в сильные морозы (-30° и ниже) в населённых пунктах, на железнодорожных станциях и аэродромах туманы могут наблюдаться при любой относительной влажности воздуха (даже менее 50 %) - за счёт конденсации водяного пара, образующегося при сгорании топлива (в двигателях, печах и т. п.) и выбрасываемого в атмосферу через выхлопные трубы и дымоходы.

Непрерывная продолжительность туманов составляет обычно от нескольких часов (а иногда полчаса-час) до нескольких суток, особенно в холодный период года.

На метеостанциях отмечают следующие виды тумана:

• Поземный туман - туман, низко стелющийся над земной поверхностью (или водоёмом) сплошным тонким слоем или в виде отдельных клочьев, так что в слое тумана горизонтальная видимость составляет менее 1000 м, а на уровне 2 м - превышает 1000 м (обычно составляет, как при дымке, от 1 до 9 км, а иногда 10 км и более). Наблюдается, как правило, в вечерние, ночные и утренние часы. Отдельно отмечается поземный ледяной туман - наблюдаемый при температуре воздуха ниже −10…-15° и состоящий из кристалликов льда, сверкающих в солнечных лучах или в свете луны и фонарей.

• Просвечивающий туман - туман с горизонтальной видимостью на уровне 2 м менее 1000 м (обычно она составляет несколько сотен метров, а в ряде случаев снижается даже до нескольких десятков метров), слабо развитый по вертикали, так что возможно определить состояние неба (количество и форму облаков). Чаще наблюдается вечером, ночью и утром, но может наблюдаться и днём, особенно в холодное полугодие при повышении температуры воздуха. Отдельно отмечается просвечивающий ледяной туман - наблюдаемый при температуре воздуха ниже −10…-15° и состоящий из кристалликов льда, сверкающих в солнечных лучах или в свете луны и фонарей.

• Туман - сплошной туман с горизонтальной видимостью на уровне 2 м менее 1000 м (обычно она составляет несколько сотен метров, а в ряде случаев снижается даже до нескольких десятков метров), достаточно развитый по вертикали, так что невозможно определить состояние неба (количество и форму облаков). Чаще наблюдается вечером, ночью и утром, но может наблюдаться и днём, особенно в холодное полугодие при повышении температуры воздуха. Отдельно отмечается ледяной туман - наблюдаемый при температуре воздуха ниже −10…-15° и состоящий из кристалликов льда, сверкающих в солнечных лучах или в свете луны и фонарей.

Самое большое количество туманных дней на уровне моря - в среднем более 120 в году - наблюдается на канадском острове Ньюфаундленд в Атлантическом океане.

Среднегодовое число дней с туманом в некоторых городах России:

Пирс в тумане. Остров Ванкувер, город Сидней

Горная дорога в тумане (шоссе D81 на Корсике)

Туманы препятствуют нормальной работе всех видов транспорта (особенно авиации), поэтому прогноз туманов имеет большое народно-хозяйственное значение.

Искусственное создание туманов используется при научных исследованиях, в химической промышленности, теплотехнике и других областях.

Классификация

Морской туман в проливе Эресунн

Просёлочная дорога в тумане (Подмосковье, Наро-Фоминск)

Туман в Сан-франциско (Золотые ворота)

Туман на Волге около Нижнего Новгорода

По способу возникновения туманы делятся на два вида:

• Туманы охлаждения - образуются из-за конденсации водяного пара при охлаждении воздуха ниже точки росы.
• Туманы испарения - являются испарениями с более тёплой испаряющей поверхности в холодный воздух над водоёмами и влажными участками суши.

Кроме того туманы различаются по синоптическим условиям образования:

• Внутримассовые - формирующиеся в однородных воздушных массах.
• Фронтальные - образующиеся на границах атмосферных фронтов.

Дымка - очень слабый туман. При дымке дальность видимости составляет несколько километров. В практике метеорологического прогнозирования считается: дымка - видимость более/равна 1000 м, но менее 10 км, а туман - видимость менее 1000 м. Сильным туман считается при видимости менее или равной 500 м.

Внутримассовые туманы

Внутримассовые туманы преобладают в природе, как правило они являются туманами охлаждения. Их также принято разделять на несколько типов:

• Радиационные туманы - туманы, которые появляются в результате радиационного охлаждения земной поверхности и массы влажного приземного воздуха до точки росы. Обычно радиационный туман возникает ночью в условиях антициклона при безоблачной погоде и лёгком бризе. Часто радиационный туман возникает в условиях температурной инверсии, препятствующей подъёму воздушной массы. После восхода солнца радиационные туманы обычно быстро рассеиваются. Однако в холодное время года в устойчивых антициклонах они могут сохраняться и днём, иногда много суток подряд. В промышленных районах может возникнуть крайняя форма радиационного тумана - смог.

• Адвективные туманы - образуются вследствие охлаждения тёплого влажного воздуха при его движении над более холодной поверхностью суши или воды. Их интенсивность зависит от разности температур между воздухом и подстилающей поверхностью и от влагосодержания воздуха. Эти туманы могут развиваться как над морем, так и над сушей и охватывать огромные пространства, в отдельных случаях до сотен тысяч км². Адвективные туманы обычно бывают при пасмурной погоде и чаще всего в тёплых секторах циклонов. Адвективные туманы более устойчивы, чем радиационные, и часто не рассеиваются днём.

Морской туман - адвективный туман, возникший над морем в ходе переноса холодного воздуха на тёплую воду. Этот туман является туманом испарения. Туманы такого типа часты, например, в Арктике, когда воздух попадает с ледового покрова на открытую поверхность моря.

Фронтальные туманы

Фронтальные туманы образуются вблизи атмосферных фронтов и перемещаются вместе с ними. Насыщение воздуха водяным паром происходит вследствие испарения осадков, выпадающих в зоне фронта. Некоторую роль в усилении туманов перед фронтами играет наблюдающееся здесь падение атмосферного давления, которое создаёт небольшое пдиабатическое понижение температуры воздуха.

Сухие туманы

К туманам в разговорной речи и в художественной литературе порой относят так называемые сухие туманы (помоха, мгла) - значительное ухудшение видимости за счёт дыма лесных, торфяных или степных пожаров, либо за счёт лёссовой пыли или части песка, поднимаемых и переносимых ветром иногда на значительные расстояния, а также за счёт выбросов промышленных предприятий.

Не редка и переходная ступень между сухими и влажными туманами - такие туманы состоят из водяных частиц вместе с достаточно большими массами пыли, дыма и копоти. Это - так называемые грязные, городские туманы, являющиеся следствием присутствия в воздухе больших городов массы твердых частиц, выбрасываемых при топке дымовыми, а еще в большей степени - фабричными трубами.

Характеристики туманов

Вид на Брагино (Ярославль)

Туман в Изборской Долине (Псковская область)

Показатель водность тумана используется для характеристики туманов, он обозначает общую массу водяных капелек в единице объёма тумана. Водность туманов обычно не превышает 0,05-0,1 г/м³, но в отдельных плотных туманах может достигать 1-1,5 г/м³.

Кроме водности на прозрачность тумана влияет размер частиц его образующих. Радиус капель тумана обычно колеблется от 1 до 60 мкм. Большинство же капель имеет радиус 5-15 мкм при положительной температуре воздуха и 2-5 мкм при отрицательной температуре.