Секреты природы. Образование капель тумана при различных температурах
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.
МБОУ «СОШ № 6 с углубленным изучением отдельных предметов»
г. Реутов
Научно-исследовательская работа на тему:
«Таинственный туман »
ученик 2 «Д» класса
Хапилов Артем
Олегович
Руководитель:
учитель начальных
классов МБОУ «СОШ
№ 6 с углубленным
изучением отдельных
предметов»
Иванцова Людмила
Александровна
Реутов 2013
1.Введение
2.Гипотеза
3.Исследовательская деятельность
3.1.О тумане с научной точки зрения
3.2.Туман вокруг нас
3.3.Влияние тумана на окружающий мир: жизнь живых организмов и
человека
3.4.Проведение опытно-исследовательской работы
4.Выводы
5.Литература
Окружающая нас природа и ее явления во все времена интересовали человека. Мне тоже очень интересно наблюдать за тем, что я вижу вокруг себя. Природные явления – одна из самых загадочных вещей на нашей планете.
Основная цель моей работы – узнать о природе тумана.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие
задачи:
узнать о причинах возникновения тумана;
практическим путем убедиться в правильности теоретических
доводов образования тумана,
установить, какое влияние туман оказывает на жизнь живых
организмов и человека.
Я предполагаю, что:
- поскольку туман – это явление природы, то он может быть одним
из состояний воды, таким как снег или дождь;
- туман образуется из-за перепада температуры.
Я решил провести исследование по этой проблеме: убедиться практическим путем в причинах происхождения тумана и узнать о его влиянии на окружающий мир.
Вода в природе бывает в трех состояниях: твердом, жидком и
газообразном.
При этом вода постоянно переходит из одного состояния в другое, образуя
круговорот воды в природе.
Несмотря на достаточно точное изображение круговорота воды в природе,
на этом рисунке отсутствует один не обязательный, но составляющий
элемент процесса испарения. И элемент этот называется туман.
По данным «Малого академического словаря», туман – это скопление
мелких водяных капелек или ледяных кристаллов в приземных слоях
атмосферы, делающее воздух непрозрачным.
По информации, полученной мной из статьи в «Энциклопедии Брокгауза и
Ефрона», основная причина образования тумана – испарение воды с теплой
поверхности суши или водоемов в холодный воздух.
Наблюдать туман можно в разных условиях:
В условиях
В современном
использовании
Облако, поднимающееся над чайником с кипящей водой, тоже можно назвать
туманом, так как состоит оно из мельчайших капелек воды.
В зимнее время года можно наблюдать туман изо рта. Теплый воздух,
исходящий изо рта, на морозе превращается в мельчайшие капельки воды,
образующие облачко. Такой же процесс можно наблюдать в морозный
день, если дома открыть окно. По этой же причине из выхлопной трубы
автомобиля исходят целые туманные облака.
Изучив природу образования тумана, люди научились воспроизводить
туман в искусственных условиях, и нашли этому достойное применение.
Ученые изобрели целые генераторы, позволяющие воспроизводить эффект
тумана. На сегодняшний день техника, с помощью которой получают
искусственный туман, очень популярна. Особенно при организации
концертных мероприятий и съемках кино.
Системы туманообразования применяются также для охлаждения и
увлажнения окружающей среды в жаркое время года.
Еще искусственный туман используют в качестве украшения.
Туман может приносить пользу и в домашних условиях.
Например, увлажнитель воздуха или
медицинский ингалятор
Несмотря на все полезные свойства тумана, полученного искусственным
путем, красоту природного тумана он вряд ли заменит. Во время тумана
города становятся особенно красивыми и загадочными. Многие
фотографы стараются запечатлеть эти незабываемые моменты.
Туман в Лондоне (Великобритания)
Туман в Швейцарии
Туман в Южно-Африканской республике
Туман в Италии
Туман в Дубаи (Объединенные Арабские Эмираты)
Туман в Нью-Йорке (США)
Туман во Владивостоке (Россия)
Туман в Реутове, Россия, осень 2010, фотограф Александр Кузнецов
Частые и затяжные туманы могут стать причиной гниения
сельскохозяйственных культур и провоцируют развитие болезней
растений. Борьба с этими болезнями очень затратная и трудоемкая.
Томат, зараженный фитофторозом
Из-за плохой видимости во время тумана закрывают аэропорты и происходят
аварии на дорогах.
Туман опасен не только для растений и водителей различного транспорта. Он
может наносить вред любому человеку. Особенно людям, страдающим аллергией.
Пыль и другие вредные мельчайшие частицы задерживаются в тумане, и человек
вынужден этим дышать. При сильном загрязнении воздуха, особенно летом, туман
может способствовать развитию смога, что негативным образом сказывается на
здоровье людей.
Смог окутал Москву, 2010 год
ОПЫТ № 1
Для проведения опыта, доказывающего основную причину
возникновения тумана, потребуется:
1.Стеклянный сосуд, выдерживающий температуру кипения воды;
2.Кипящая вода;
3.Емкость со льдом, которую возможно установить на стеклянный сосуд.
1. Стеклянный сосуд нужно наполовину наполнить кипящий
водой.
На стеклянный сосуд, наполненный кипятком,
установить форму со льдом.
3. Спустя несколько секунд можно увидеть как пар,
идущий от кипятка, превращается в мельчайшие капельки
воды, то есть ТУМАН.
Происходит это из -за столкновения горячего пара с ледяной
поверхностью формы.
Так вот как
появляется
туман!!!
После того, как температура воды и окружающего воздуха становится
примерно одинаковой, туман исчезает, то есть превращается снова в пар и
продолжает свой путь в круговороте воды в природе.
ОПЫТ № 2
Для проведения второго опыта потребуется:
Прозрачная стеклянная бутылка;
Горячая вода;
Кубик льда;
Темно-синяя или черная бумага.
1. Бутылку нужно наполнить горячей водой
2. Через 3 минуты нужно вылить воду, оставив немного на дне,
и положить сверху на горлышко бутылки кубик льда
На фоне листа темной бумаги можно увидеть следующее. Там, где
поднимающийся со дна горячий воздух соприкасается с охлажденным воздухом у
горлышка, образуется белое облачко. Водяной пар, содержащийся в воздухе,
превращается в мельчайшие водяные капельки, то есть туман.
По результатам исследовательской работы, я
подтвердил гипотезу и опытным путем установил:
1.Туман является одним из состояний воды.
2.Туман образуется из-за столкновения пара с
холодным воздухом.
3.Пар превращается в туман, а туман снова в пар,
участвуя в круговороте воды в природе.
4.Эффект тумана может быть полезным в жизни
людей.
5.Природные туманы могут причинять
значительный ущерб и вызывать неблагоприятные последствия, но являются
неотъемлемой частью природы.
1. Большая книга экспериментов для школьников/Под ред. Антонеллы Мейяни; Пер. с ит. Э. И.
Мотылевой. – М.: ЗАО «РОСМЭН ПРЕСС», 2010.
2. Д. Пайл, П. Робсон, Детская энциклопедия «Планета Земля», ООО «Издательство «Эксмо», 2010.
3. Малый академический словарь русского языка (электронная версия).
4. Москвин А. Г., Лосев К. С., Большая энциклопедия природы «Вода и воздух», «Мир книги», 2004.
5. Мои первые научные опыты, «Издательская группа «КОНТЭНТ», Словакия, 2003.
6. Окружающий мир. 2 класс. Учеб. Для общеобразовательных учреждений/ А. А. Плешаков. – М.:
Просвещение, 2012.
7. Школьный этимологический словарь русского языка. Происхождение слов/ Н. М. Шанский,
Т. А. Боброва. – 7-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2004.
8. Энциклопедия Брокгауза и Ефрона (электронная версия).
Другие источники:
1. Познавательные материалы об окружающем мире «Мир природы», ООО «Новый диск», 2008.
2. Видеоматериалы познавательной программы НЕОкухня, представленной телеканалом Карусель,
3. http://ru.vikipedia.org
4. www.rea.org.ua
5. www.delasuper.ru
1 из 15
Презентация на тему: Как возникает туман?
№ слайда 1
Описание слайда:
№ слайда 2
Описание слайда:
№ слайда 3
Описание слайда:
№ слайда 4
Описание слайда:
Что такое туман? Туман - форма конденсации паров воды в виде микроскопических капель или ледяных кристаллов, которые, собираясь в приземном слое атмосферы (иногда до нескольких сотен метров), делают воздух менее прозрачным. Образование туманов начинается с конденсации или сублимации водяного пара на ядрах конденсации - жидких или твёрдых частицах, взвешенных в атмосфере. Туманы из водных капель наблюдаются главным образом при температурах воздуха выше −20 °C, но может встречаться даже и при температурах ниже −40 °C. При температуре ниже −20 °C преобладают ледяные туманы. Самое большое количество туманных дней на уровне моря - в среднем более 120 в году - наблюдается на канадском острове Ньюфаунленд в Атлантическом океане. Туманы в населённых пунктах бывают чаще, чем вдали от них. Этому способствует повышенное содержание гидроскопических ядер конденсации (например, продуктов сгорания) в городском воздухе. Туманы препятствуют нормальной работе всех видов транспорта, поэтому прогноз туманов имеет большое народно-хозяйственное значение. Искусственное создание туманов используется при научных исследованиях, в химической промышленности, теплотехнике и других областях.
№ слайда 5
Описание слайда:
Из-за чего происходят туманы? Любой туман, как правило, возникает под действием нескольких факторов. На этом основании построена генетическая классификация туманов. Понижение температуры воздуха является одной из основных причин конденсации водяного пара как вблизи земной поверхности, так и в свободной атмосфере. Вследствие понижения температуры образуются наиболее интенсивные туманы. В зависимости от вида процесса, приводящего к охлаждению, различают: радиационные и адвективные туманы и орографические туманы. Радиационные туманы образуются в результате охлаждения земной поверхности и прилегающего слоя воздуха под влиянием излучения и турбулентного перемешивания. Обычно считают, что при образовании радиационных туманов доля водяного пара при охлаждении воздуха до точки росы остается практически постоянной. Понижение температуры ниже точки росы сопровождается конденсацией водяного пара, которая приводит к уменьшению доли и давления водяного пара. Для образования тумана необходимо, чтобы сконденсировалось определенное количество водяного пара. Благоприятными условиями для образования радиационных туманов являются: отсутствие облачности или наличие облачности только верхнего яруса. Увеличение количества облаков и уменьшение их высоты приводит к усилению противоизлучения атмосферы и уменьшению эффективного излучения земной поверхности, что не способствует охлаждению последней; высокая относительная влажность в начальный момент. Чем выше относительная влажность, тем меньше охлаждение, необходимое для достижения состояния насыщения и образования тумана.
№ слайда 6
Описание слайда:
Искусственный туман. Искусственное создание туманов используется при научных исследованиях, в химической промышленности, теплотехнике и других областях. Как искусственный туман помогает сельскому хозяйству? Наиболее эффективной технологией выращивания растений является метод зелёного черенкования, которым можно размножать многие растения – розы, хризантемы, виноград, многие плодовые и ягодные культуры, даже помидоры. Чтобы растение прижилось, влажность воздуха должна быть близка к 100%, т.к. зелёные черенки с листьями не имеют собственной корневой системы и влагу, а также питание, могут получать только через листья. Поэтому выращивают саженцы в теплицах, где время от времени распыляется вода, подаваемая под давлением несколько десятков атмосфер, образуя туман, состоящий из капелек размером не более 30 мкм. Туман из более крупных капелек быстро оседает.Туман в теплице не только насыщает воздух влагой, но и может понижать температуру в ней на несколько десятков градусов, отнимая теплоту, необходимую для испарения, что даёт возможность использовать теплицы в условиях жаркого климата. При выращивании в открытом грунте создание искусственного тумана во время ночных заморозков направляет тепло, излучаемое Землёй, на согревание растений. Это происходит из-за того, что водяные пары интенсивно поглощают инфракрасное излучение.
№ слайда 7
Описание слайда:
1) Виды туманов. 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.
№ слайда 8
Тема исследования: «Туман» Ученица 1 класса Маврицева Дарья Сергеевна Рукововодитель: Петошина О.С. МОУ «Средняя общеобразовательная школа №4 с углубленным изучением предметов художественно-эстетического цикла» округ Муром Владимирской области
Узнать что такое туман? Объяснить причины возникновения разных видов тумана. Провести практическое исследование: образование тумана в домашних условиях.
Работала со справочной литературой; Обращалась к интернет-ресурсам; Проводила опыты по созданию тумана в домашних условиях.
Это атмосферное явление, делающее воздух менее прозрачным, мутным, и предметы становятся плохо видимыми. Другими словами это облако у поверхности земли. Туман - скопление в приземном слое атмосферы взвешенных в воздухе мельчайших капель воды или ледяных кристаллов, образующихся в результате: - конденсации водяного пара при охлаждении воздуха ниже точки росы (туманы охлаждения); или - испарения с более теплой испаряющей поверхности в холодный воздух над водоемами и влажными участками суши (туманы испарения).
С. Есенин: Нивы сжаты, рощи голы, От воды туман и сырость… Пряный ветер. Гаснут зори. По траве ползет туман. А.С. Пушкин: “ Погасло дневное светило, На море синее вечерний пал туман”.
Первый пример. Прилегающий к воде остывший утренний воздух имеет более низкую температуру, чем вода. Поэтому с теплой водной поверхности холодный воздух испаряется дополнительное количество пара. В результате возникает туман испарения.
Второй, пример. Здесь происходит испарение дополнительного количества пара в относительно холодный воздух (который находится над поверхностью льда) с относительно теплой поверхности, какой является в данном случае поверхность открытой воды. Как и в предыдущем примере, мы имеем здесь дело с туманом испарения.
Третий пример. Теплый воздух, нагревшийся зимой над речной водой, обогащается влагой, а затем охлаждается над заснеженным берегом или над морской водой. И в том и в другом случае возникает туман охлаждения.
Четвертый пример. Теплые слои воздуха, обогатившиеся влагой, поднимаются вверх и сильно охлаждаются. Возникает туман охлаждения, который затем опускается по склону горы обратно к морю.
Пятый пример. Вследствие перехода теплоты от нагретого слоя приповерхностного воздуха к быстро остывшей земле происходит охлаждение воздуха и возникает типичный туман охлаждения.
Мне понадобится: Пустой графин с узким горлышком Горячая вода Несколько капель алкоголя Кубики льда Пипетка
Чтобы сделать туман я первым делом на треть наполнила графин горячей водой. Капнула несколько капель алкоголя в графин с помощью пипетки. Взяла кубик льда и держала его над горлышком графина. В графине образовался туман.
Туман появляется при столкновении холодного воздуха и теплой земли. В результате такого столкновения, вода, испаряющаяся при контакте с теплой землей, снова поднимается в холодный воздух, замедляется и конденсируется. Туман бывает нескольких видов. Узнала, как можно создать туман в домашних условиях