Лекция № 6. Свойства жидкости. Поверхностные эффекты Сила поверхностного натяжения

Облака и их классификация

Туманы и их классификация

План

Лекция № 4 Вода в атмосфере (продолжение)

Основные источники для самоподготовки

1. Общие вопросы медицинской этики и деонтологии [Электронный ресурс].- Режим доступа:https://www.meddr.ru/etika_i_deontologiya_srednego_medicinskogo_r/obschie_voprosy_medicinskoy_etiki_i_deontolo/

2. Этика и деонтология сестринского дела [Электронный ресурс].- Режим доступа: https://www.sisterflo.ru/ethics/ethics.php

УДК 551.46+551.5 (0,753) Кузнецов Ю.М к.т.н., доцент

кафедры «судовождение»

1. Туманы и их классификация.

2. Облака и их классификация.

Туманом – называется скопление мельчайших капелек или кристалликов льда в прилегающих к земной поверхности слоях воздуха, вследствие которого горизонтальная видимость становится меньше 5кб. Если видимость больше 5кб, то явление называется дымкой.

В зависимости от видимости в тумане или думке различают:

- очень сильный туман (видимость 1/4кб. – 50м.)

- сильный туман (видимость 1/4 -1кб, 50 – 200м.)

- умеренный туман (видимость 1 – 3кб, 200 – 600м.)

- слабый туман (видимость 3 – 5кб, 600 – 900м.)

- умеренная дымка (видимость 0,5 – 1 миля, 900 – 1800м.)

- слабая дымка (видимость 1 – 5мили, 2 – 10км.)

Образование тумана начинается при относительной влажности воздуха близкой к 100% (90 – 95%) при t = 25⁰С и близкой к 80% при t < 25⁰С.

В зависимости от условий образования туманы разделяются на:

- радиационные,

- адвективные,

- туманы испарения («парения моря»)

Радиационные туманы образуются обычно над сушей ночью или в предутренние часы. Они имеют небольшую вертикальную мощность. Туманы образующиеся в низинах называются поземными. Радиационные туманы обычно кратковременны, они рассеиваются при повышении температуры после восхода солнца.

Для морей и океанов, а также для прибрежных районов материков характерны адвективные туманы. Они наиболее устойчивы, имеют значительную вертикальную мощность, большую площадь распространения и наблюдаются при скорости ветра до10 м/с.

В осеннее и зимнее время на побережье адвективные туманы образуются при медленном выносе теплого морского влажного воздуха на холодную сушу, а в море на холодную водную поверхность

Самым «туманным» является район около Ньюфаундлендской банки, где холодное Лабрадорское течение встречается с теплым Гольфстримом.

Туманы испарения возникают в зимнее время над незамерзающими морями или свободной ото льда частью моря, когда на сравнительно теплую поверхность моря перемещается очень холодный воздух.

Они наблюдаются чаще над морями Ледовитого океана, а также над Черным и Азовским морем при вторжении холодного арктического воздуха.

Туманы снижают дальность радиолокационного обнаружения. Например, при видимости в тумане меньше 50м дальность РЛ обнаружение уменьшается на 30 – 45%. При видимости более 80м. дальность обнаружения не снижается. При низких температурах ослабление РЛ сигнала происходит сильнее, чем при высоких. Поэтому в полярных районах дальность РЛ обнаружения уменьшается.

Основная причина образования облаков – восходящее движение воздуха, которое приводит его к адиабатическому охлаждению.

В зависимости от строения облака делятся на три класса:

1. Капельные, сохраняющие чисто капельное строение и при отрицательных температурах. Образуются летом в умеренных широтах на высоте 5 – 6км.

2. Смешанные, состоящие из смеси переохлажденных капель и ледяных кристалликов. Образуются при температурах от -10 до -30⁰С. В умеренных широтах в теплое время года на высоте 6 – 8км.

3. Ледяные, состоят только из ледяных кристалликов льда, наблюдаются на высоте выше 8км.

В зависимости от причин образования выделяются три основных типа облаков:

- кучевообразные;

- слоистообразные;

- волнистые.

Кучевообразные облака образуются за счет вертикальных движений воздуха при термической конвекции, которая возникает при неравномерном нагревании подстилающей поверхности солнечными лучами вследствие её неоднородности. Над более теплыми, а значит и более легкими участками. наблюдается восходящие потоки, над менее теплыми – нисходящие.

В восходящем потоке, при достижении уровня конденсации начинается сгущение водяного пара и образование облаков. Если температура с высотой продолжает понижаться кучевообразное облако продолжает развиваться до 8 – 10км, иногда до 13км. При наличии слоя инверсии развитие облака прекращается.

Над сушей кучевообразные облака образуются в летнее время днем, ночью разрушаются, над морями вблизи берегов наоборот, облака развиваются ночью, а днем разрушаются (над водой нисходящие потоки).

В тропиках конвективные облака могут возникать в любое время года.

Кучевообразные облака возникают также на фронтах, когда более тяжелый и плотный воздух вклинивается под теплый.

В экваториальных широтах в зоне пассатов постоянно развивается мощная кучуводождевая облачность. Она называется внутритропической зоной конденсации (ВЗК).

Слоистообразные облака делятся на: слоистые, образующиеся в однородной воздушной массе вследствие охлаждения влажного слоя воздуха на некоторой высоте и на облака восходящего скольжения, они образуются на границах воздушных масс с разными температурами – (фронтальные облака), имеют огромные облачные системы, вытянутые на сотни и тысячи километров. Слоистые облака характерны для умеренных и высоких широт в зимнее и осеннее время. Могут сохраняться несколько дней. Летом они образуются в утренние часы и к полудню за счет прогрева подстилающей поверхности рассеиваются.

Облака восходящего скольжения всегда связаны с фронтами. К ним относятся слоисто-дождевые (2 – 3км), высокослоистые (3 – 6км), перисто-слоистые (6 – 8км), перистые (7 – 10км). При осадках под этими облаками часто образуются разорванные облака.

Волнистообразные облака образуются под инверсией, когда скорость ветра выше и ниже инверсии резко различна. Здесь образуются волны длинной от 50 до 2000м. Влажный воздух, поднимаясь на вершины волн, охлаждается, происходит конденсация водяного пара и образование облака, а между гребнями воздух опускается, нагревается, облако рассеивается.

В зависимости от высоты волнистые облака называют слоисто-кучевыми (ниже 2км.) высококучевыми (2 – 6км.), перисто-кучевыми (выше 6км.)

а) Наблюдения за облаками. В программу наблюдений за облаками на судах входит:

- определение их формы;

- общее количество облаков;

- количество облаков нижнего яруса;

- высота основания облаков нижнего яруса – глазомерно.

Количество облаков оценивают по 10 бальной шкале. Если все небо покрыто облаками – 100% - 10б, 80% - 8б, и т.д.

б) Международная классификация облаков. Классификация облаков основана на их внешнем виде и состоит из 10 основных и двух дополнительных родов. В зависимости от высоты нижней границы они делятся по ярусам (таблица 1).

Таблица 1. - Деление облаков на ярусы.

Формы облаков.	Обозначение.	Высота нижней границы. км	Осадки.
Русское название.	Латинское.
Облака нижнего яруса (высота нижней границы < 2км)
Слоисто-кучевые.	Stratocumulus (стратокумулюс)	Sc	0,3 – 1,5	Слабые осадки
Слоистые.	Stratus (стратус)	St	0,05-0,5	Морось.
Слоисто – дождевые	Nimbostratus (нимбостратус)	Nb	0,-1,0	Обложные осадки.
Разорвано – дождевые	Fractonimbus (фрактонимбус)	Frnb (Fn)	0,-0,7
Разорвано - слоистые	Fractostratus (фрактостратус)	Frst (Fs)	0,05-0,5
Облака вертикального развития (Нн < 2км, Нв = 8-13км.)
Кучевые.	Cumulus	Cu	0,1-1,5
Кучево-дождевые.	Cumulonimbus	Cb	0,4-1,0	Ливневе осадки
Мощьно-кучевые.	Cum condenstus	Cu cong	0,6-1,0	Слаб. Ливн. осадки
Облака среднего яруса (нижняя граница 2 – 6км.)
Высоко - кучевые	Altocumulus	Ac	2-6
Высоко -слоистые	Altostratus	As	3-5	Слабый снег
Облака верхнего яруса (выше 6км.)
Перистые.	Cirrus	Ci	7-10
Перисто – кучевые	Cirrocumulus	Cc	6-8
Перисто - слоистые	Cirrostratus	Cs	6-8

Силы, действующие на молекулу, находящуюся внутри жидкости, в среднем уравновешены. В то же время результирующая сила, действующая на молекулу в пограничном слое, не равна нулю и направлена внутрь жидкости. Поэтому для увеличения размера поверхности (т.е. для увеличения количества молекул, находящихся в поверхностном слое) требуется совершить некоторую работу.

Работа, необходимая для того, чтобы квазистатически и изотермически увеличить площадь поверхности жидкости на единицу при сохранении ее объема неизменным, называется коэффициентом поверхностного натяжения s. Коэффициент s всегда положителен: s > 0. Из этого условия следует, что площадь поверхности двух сред всегда принимает наименьшее из возможных значений. Так, мыльный пузырь принимает шарообразную форму, поскольку при определенном значении объема минимальной площадью поверхности из всех возможных форм обладает шар.

На линию, ограничивающую поверхность, действует сила (сила поверхностного натяжения), направленная внутрь жидкости.

Величина этой силы:

где (l — длина линии.

На рис. изображена сила поверхностного натяжения, действующая на границу пленки жидкости, натянутой на каркас.

Коэффициент поверхностного натяжения характеризует два граничащих вещества и будет различным для разных пар веществ.