Погода. Радиационный баланс Земли. Локальные ветры и бризы. Движение Земли и погода, страница 26

[11] Вода – один из самых универсальных растворителей. Сток воды по поверхности суши ежегодно выносит в моря около 50 миллионов тонн растворенных веществ.

Вода сжимается при понижении температуры только до 4-х градусов. При этой температуре молекулы воды «упакованы» наиболее плотным образом. При дальнейшем снижении температуры вода расширяется. Поэтому плотность льда получается меньше плотности воды: на 1/9 для дистиллированной и на 1/7 для соленой морской. Именно поэтому лед плавает на поверхности воды и не позволяет достаточно глубоким водоемам промерзать до дна.

В морской воде растворено множество примесей, причем соленость (количество примесей) зависит от региона. Например, реки, впадающие в Северный ледовитый океан, заметно понижают соленость воды и делают ее менее плотной. В тропических же широтах, где рек меньше, а испарение велико, соленость воды выше средней. Наличие примесей в воде снижает температуру ее замерзания до приблизительно –2 0С. Плотность морской воды составляет около 1.2 г/см3. Чем более соленой является вода, тем выше ее плотность. Именно разница в плотностях воды в различных частях океанов является причиной возникновения морских течений.

[12] На самом деле все зависит от наличия в воздухе ядер конденсации. Если они отсутствуют (такого не бывает), водяной пар может быть пересыщенным, а конденсация все еще не начнется.

[13] За год на всей Земле выпадает в среднем 100 см осадков, однако эта величина сильно меняется в зависимости от конкретного района. В частности, на сушу в среднем выпадает всего лишь четверть этого количества.

Общее испарение составляет 577 000 км3 (слой воды 1.13 м, равномерно покрывающий всю поверхность планеты), и на это испарение затрачивается около одной трети энергии, поступающей от Солнца на земную поверхность. В ходе конденсации эта энергия в виде тепла передается атмосфере.

В атмосфере находится в среднем 12 900 км3 воды (2.53 см ее «осажденного слоя») в основном в виде пара. Чтобы образовать 577 000 км3 осадков этот пар должен возобновляться приблизительно каждые 8 дней [16].

[14] Уровнем конденсации называют высоту, на которой парциальное давление водяного пара в поднимающемся воздухе достигает насыщения. Вообще говоря, конденсация может происходить и до насыщения, но тогда образуются только мелкие зародышевые капельки.

[15] В реальных условиях атмосферы частицы воздуха нельзя считать адиабатически изолированными  от окружающей среды: между ними происходит обмен массой, теплом, влагой.  Этот процесс обмена (взаимодействия) конвективных термиков с окружающей средой называется вовлечением. Под влиянием вовлечения адиабатическая кривая состояния смещается в сторону кривой реальной стратификации атмосферы, при этом смещение тем больше, чем ниже относительная влажность окружающего воздуха. Теория и экспериментальные данные показывают, что для термиков, имеющих форму струй и пузырей, эффективность вовлечения обратно пропорциональна поперечному радиусу струи или радиусу пузыря.

[16] Очень существенное значение имеет то, что упругость (парциальное давление) насыщающего пара зависит от формы поверхности жидкости: над вогнутой она меньше, чем над плоской, а над выпуклой больше. Эти различия сказываются при малом радиусе кривизны поверхности, поэтому оказываются важными в процессах конденсации при образовании туманов и облаков.

Водяной пар может переходить в жидкое или твердое состояние, когда его упругость достигает упругости насыщающего пара или даже превосходит ее. Согласно экспериментальным данным, при относительной влажности, близкой к 100% , молекулы пара соединяются в комплексы молекул, образуя зародыши, из которых в дальнейшем могут развиться водяные капельки.