Почему бывает туман? Почему возникает туман? Туман чаще образуется время года

Природа дарит нам множество различных явлений, к большинству из которых мы уже давно привыкли. Однако, несмотря на это, природа происхождения многих явлений понятна далеко не каждому. К одним из таких явлений относится туман - к нему привык каждый, но не все могут дать точное объяснение его происхождению.

Образование тумана

Туман представляет собой то же самое облако, которое мы привыкли видеть в небе. Единственное различие - туман простирается у поверхности земли.

Образуется туман, как правило, рано утром или же по ночам над водоемами и в низинах. Образование тумана связано с холодным потоком воздуха, спускающимся на теплые поверхности воды или суши. Чаще всего туманы образуются осенью - в это время воздух охлаждается значительно быстрее, нежели вода или земля. С наступлением темноты и в тихую погоду над землей в низких местах начинают образовываться тонкие слои тумана. Ночью земля постепенно остывает, что приводит к охлаждению и нижних слоев воздуха. Когда прохладный воздух соприкасается с теплым, образуется туман.

Несмотря на то, что такое явление природы туман вполне обычно и объяснимо, само это явление представляет интерес своим красивым и уникальным видом.

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.

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.

Туман представляет собой скопление взвешенных в приземном слое воздуха капель воды или кристалликов льда, ухудшающих горизонтальную видимость до 1000 м и менее. По сути – это облако, лежащее на поверхности земли или воды.

Исходя из основных физических причин, вызывающих образование туманов, их можно разделить на два основных класса: туманы охлаждения и туманы испарения. Первый из этих классов абсолютно преобладает.

Туманы охлаждения образуются за счет конденсации или водяного пара при охлаждении воздуха от земной или водной поверхности. Подразделяются на два вида: радиационные и адвективные.

Радиационные туманы появляются в условиях застоя воздуха за счет его ночного выхолаживания от остывающей подстилающей поверхности. Наблюдаются в ясные тихие ночи и утром до восхода солнца. Как только солнечные лучи начинают пригревать, эти туманы быстро исчезают.

Адвективные туманы связаны с охлаждением теплого воздуха при перемещении его на холодную поверхность (с этим же процессом связано образование низких слоистых облаков, которые могут превращаться в туман при снижении). Это самые мощные и продолжительные туманы. Наблюдаются в любое время суток и могут переноситься на большие расстояния.

Туманы испарения (парения) образуются вследствие испарения водяного пара с более теплой, чем воздух подстилающей поверхности. Наиболее интенсивными такие туманы бывают зимой над незамерзающими заливами и полыньями; над реками и озерами они чаще появляются осенью, а на суше – после сильных дождей вечером и ночью в летне — осенний период.

Наиболее общей особенностью распределения туманов по земной поверхности является увеличение их повторяемости к высоким широтам. В зависимости от условий образования туманы на территории России имеют различную непрерывную продолжительность. В континентальных районах преобладают кратковременные туманы, продолжающиеся не более 2–4 часов, а на побережьях северных морей они могут не прекращаться по нескольку суток.

На Европейской части России наибольшее число дней с туманами отмечается на побережье морей, в высокогорных районах, на склонах возвышенностей, обращенных к влагонесущим потокам. Особо следует выделить (), где повторяемость туманов чрезвычайно высока в течение всего года. В отдельных местах среднее годовое число дней с туманом может достигать 230–280, а их продолжительность за год – 2050 часов. Один туман длится в среднем 9 часов.

В условиях муссонной циркуляции на Дальнем Востоке большое количество туманов отмечается в теплый период года. На , и в отдельные годы число дней с туманами может превышать 160–180 за год при продолжительности 1000–1400 часов.

Годовой ход зависит от географических условий: над континентами туманы образуются чаще всего осенью, над морями и океанами – весной, когда водная поверхность наиболее холодная.

Туманы с видимостью 500–200 метров уже серьезно затрудняют движение транспорта. Туманы с видимостью менее 50 м и продолжительностью 12 часов и более относятся к особо опасным явлениям погоды и могут полностью парализовать работу аэро- и морских портов, наземного транспорта. Средняя непрерывная длительность тумана с видимостью 500 м и менее обычно составляет 2–4 часа, но в отдельных случаях они могут устойчиво сохраняться более суток.

В крупных индустриальных центрах, за счет большого количества активных ядер конденсации, выбрасываемых промышленными предприятиями, туманы могут образовываться даже в ненасыщенном воздухе и наблюдаются в 1,5–2 раза чаще, чем в окрестностях. В Якутске, например, продолжительность туманов в центре города 1300 часов, а на окраинах (в районе аэропорта) – 475 часов.

В крупных городах Северо-Запада число дней с видимостью менее 500 м может колебаться от 6 до 65. Наиболее продолжительны туманы с такой видимостью здесь наблюдаются в осенние месяцы. Непрерывная продолжительность их в среднем составляет 3 часа. Максимальная продолжительность туманов за год в отдельных городах приближается к 200–300 часам.

В городах Западной Сибири туманы с видимостью менее 500 м отмечаются в 50–70% случаев от общего количества, а в Предбайкалье и – около 10%.

Для крупных населенных пунктов Республики Саха (Якутия) характерны морозные туманы, образующиеся при температуре –42°С и ниже, видимость в которых днем снижается до 40–50 метров. Наиболее опасные туманы формируются в декабре – январе.

В прибрежных городах Дальнего Востока, Приморья, полуострова Камчатки, острова Сахалин наиболее интенсивны летние туманы.

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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.

Рекомендуем почитать