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.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.
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.
При насыщении, а затем конденсации или сублимации водяного пара в приземном слое атмосферы образуются мельчайшие капельки воды и кристаллы льда. Скопление таких частиц вызывает ухудшение горизонтальной видимости. Помутнение воздуха, вызванное скоплением продуктов конденсации или сублимации в приземном слое, при видимости менее 1000м, называется туманом . Если при этих же условиях видимость более 1000м, но менее 10 км, то явление носит название дымка . В международных авиационных кодах дымка – это явление при видимости от 1000м до 5 км.
Для образования тумана необходимы следующие условия:
Насыщение воздуха водяным паром у поверхности земли до 100%;
Наличие ядер конденсации.
По синоптическим условиям образования туманы подразделяются на
Внутримассовые;
Фронтальные.
Внутримассовые туманы, в зависимости от процесса, приводящего к насыщению воздуха водяным паром, делятся на:
Туманы охлаждения;
Туманы испарения.
Туманы охлаждения возникают вследствие выхолаживания земной поверхности (радиационные), или при перемещении относительно тёплого воздуха по холодной подстилающей поверхности (адвективные). К этой же группе относятся и туманы, связанные с атмосферными фронтами (фронтальные).
Радиационные туманы образуются вследствие радиационного выхолаживания земной поверхности и охлаждения благодаря этому приземного слоя воздуха. В тёплую половину года радиационные туманы образуются ночью в ясную или малооблачную погоду при слабом ветре, не превышающем 3м/с. Возникают они преимущественно над низинами и заболоченными местами. Вертикальная мощность (толщина) таких туманов может быть от нескольких метров до нескольких десятков метров. Особенно плотным они бывают в самом нижнем приземном слое, где происходит наибольшее охлаждение воздуха, с высотой плотность их быстро убывает. В полёте сквозь туман хорошо присматриваются реки, крупные ориентиры и огни, аэродром. А горизонтальная видимость у земли может составлять до 100м и менее. Резко ухудшается наклонная видимость при входе ВС в слой тумана на посадке.
Полёт выше радиационного тумана не представляет особых затруднений, т.к. этот туман располагается обычно пятнами и позволяет вести визуальную ориентировку. Указанные условия видимости при радиационных туманах иногда приводят к неправильной оценке метеорологической обстановки.
Радиационные туманы тёплого полугодия с восходом Солнца обычно рассеиваются, а иногда приподнимаются над землей, образуя тонкий слой разбросанно-слоистых (St fr) облаков, высота которых не превышает 100-200м. Рассеивание тумана может произойти при усилении ветра до 4-5м/с и более.
В холодную половину года радиационный туман бывает более опасным, чем в тёплую. В этот период при установившейся ясной погоде выхолаживание воздуха может распространиться на большую высоту. Образующийся радиационный туман имеет вертикальную мощность от нескольких сот метров до 1,5-2 км и сохраняется продолжительное время (иногда до нескольких суток).
Адвективные туманы возникают при движении (адвекции) относительно тёплых влажных воздушных масс по холодной подстилающей поверхности. Путем турбулентного перемешивания охлаждение распространяется до высоты в несколько сот метров, где обычно наблюдается слой инверсии. В охлажденном приземном слое возникает туман, который нередко сопровождается моросящими осадками. Под воздействием задерживающего инверсионного слоя под ним, наблюдается наибольшее скопление водяного пара. Вследствие этого плотность адвективного тумана увеличивается по мере подъёма вверх. При этом тумане горизонтальная видимость бывает несколько лучше у земли, а на высоте (выше нескольких десятков метров) она резко ухудшается.
В отличие от радиационных туманов адвективные туманы могут наблюдаться при ветре со скоростью 5-10 м/с и более. Эти туманы могут возникать в любое время суток и сохраняться в течение длительного времени и распространяться на большую территорию.
Адвективные туманы представляют большую опасность для авиации, особенно на малых высотах. Продвигаясь со значительными скоростями (20-40 км/час) они могут в течение короткого промежутка времени закрыть на большой территории действующие и запасные аэродромы и удерживаться длительное время. Полёт выше адвективного тумана возможен только по приборам и при благоприятных условиях погоды на аэродроме посадки. Адвективные туманы могут вызывать обледенение гололёд, морось.
Фронтальные туманы связаны с атмосферными фронтами, разделяющими тёплые и холодные воздушные массы. Наиболее часто фронтальный туман возникает на тёплом фронте в клине холодного воздуха, находящегося в передней части, в зоне выпадающих осадков.
Причиной образования этого типа тумана является понижение давления перед фронтом. Оно приводит к адиабатическому расширению приземного воздуха и его охлаждению. Водяной пар, находящийся в воздухе в состоянии близком к насыщению (вследствие испарения выпадающих осадков), при охлаждении воздуха до точки росы и ниже конденсируется. Результатом конденсации является фронтальный туман. Этот туман занимает полосу шириной до 200км. Иногда он может сливаться с вышележащими облаками или присоединяться к адвективному туману, возникшему в зафронтальном воздухе. Фронтальный туман особенно опасен для полётов тогда, когда он сливается с фронтальными облаками. Если при этом фронтальный туман сливается с адвективным туманом зафронтального тёплого сектора, то условия погоды являются крайне неблагоприятными и опасными для производства полётов на больших площадях.
Туманы испарениявозникают вследствие притока водяного пара с тёплой водной поверхности в охлажденный воздух. Для образования таких туманов необходима разность между температурами воздуха и водной поверхностью более 10°С.
Туманы испарения бывают морскими над незамерзающими заливами в зимнее время и осенние – над реками и озёрами в осенние месяцы, когда поверхность воды в реках т озёрах оказывается значительно теплее, чем воздух. Эти туманы могут достигать большой интенсивности и высоты в несколько метров, иногда десятков метров.
Морозные туманы образуются вследствие поступления в приземные слои воздуха водяного пара с продуктами сгорания. В населённых пунктах и на аэродромах Сибири такие туманы возникают в период топки печей и при работе авиационных двигателей при температуре воздуха ниже -40°С. В больших городах, где круглосуточно в воздух поступает большое количество водяного пара, образующегося при сгорании топлива, такие туманы могут возникать и при более высокой температуре, порядка -16°С и ниже.
При наличии слабого ветра и небольшом его усилении с высотой такие туманы образуются над землей на высоте 50-200м, значительно ухудшая наклонную видимость с самолёта.
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.