Занимательная физика в вопросах и ответах.
Сайт  Елькина Виктора.   Заслуженный учитель РФ.   Учитель-методист. 
         А знаете ли Вы?    Физика в походе    Биофизика    Биографии   Астрономия        
 Физика  и  поэзия     Физика и медицина    Народная мудрость  Необычные явления   Форум
Физика и техника   Радиотехника для всех   Занимательные опыты   Бочка Паскаля   Оптика
Старинные  задачи  Ссылки  Шаровая молния   Сообразилки

ТУМАН

(Географы о тумане.)

КАКОГО ЦВЕТА ТУМАНЫ?

Речь идет об особом виде туманов — о городском. Говорят, что цвет печально знаменитых лондонских туманов меняется от черного до желтого. Частички, на которых здесь сгущаются пары,— это главным образом продукты горения: дым, кислоты, соли. В зависимости от преобладания тех или иных частиц меняется цвет тумане. Ранним утром город обычно окутан более светлым туманом, но затем выбросы из миллионов каминов и из труб сотен предприятий оседают на капельках тумана, придавая ему почти черный цвет. Особенно заметно это бывает в зимние дни, когда воздух почти насыщен водяными парами.

Для метеорологов главная характеристика тумана не цвет, а видимость в нем. Недаром, когда хотят подчеркнуть густоту тумана, говорят: “Ничего не видно на расстоянии вытянутой руки”.

По существу, метеорологическая дальность видимости (так она называется по научному) и есть характеристика интенсивности туманов. Если она составляет 500— 1000 метров—туман слабый, 50—500 метров — умеренный, до 50 метров — сильный.

Ухудшение видимости предметов в тумане в основном связано с рассеянием света. В обычных туманах, где радиус капелек превышает 1 микрометр, практически одинаково рассеиваются световые волны всех длин. Поэтому и цвет туманов чаще всего мелочно-белый или белесый. Мелкие частицы тумана лучше “сего рассеивают короткие световые волны (синие лучи), меньше—длинные волны (красные и инфракрасные лучи). Поэтому туманная дымка, в которой капельки очень малы, имеет синеватую окраску,

Самые сильные туманы образуются при достаточно высоких температурах, то есть “теплый” туман — густой, “холодный” — более прозрачный.

Оптические свойства туманов сходны с оптикой облаков. Солнечный свет хорошо отражается от слоя тумана. Примерно 80 процентов сета может отражаться. Но когда Солнце поднимается выше, то отражательная способность тумана резко падает, он начинает прогреваться и рассеиваться. Вот почему туманы исчезают не на восходе солнца, а несколько позднее. Интересно, что туманы поглощают больше солнечной радиации, чем облака, что связано с большим загрязнением приемного слоя воздуха.

Вокруг яркого источника света в тумане могут наблюдаться оптические явления, связанные с особой формой рассеяния света—дифракцией. Так, вокруг уличных фонарей часто наблюдаются радужные венцы. В ледяных туманах образуются круги вокруг Солнца и Луны.

У Лермонтова такие строки:

“И скрылся день: клубясь, туманы
Одели темные поляны
Широкой белой пеленой...”

Поэт обратил внимание на способность тумана клубиться. Лишь сравнительно недавно ученые определили, что “клубы”— это участки уплотнения тумана. Образование таких участков связано с пульсациями температур. Достаточно небольшого изменения температуры, чтобы резко увеличились размеры капель, а с этим и коэффициент рассеяния. Для физиков образование клубов тумана — это фазовые переходы, процессы тепло - влагообмена, эволюция тумана.

СКОЛЬКО ВОДЫ В ТУМАНЕ?

Тому, кто окунулся в промозглую сырость тумана, кажется, что воды в тумане очень много, что одежда намокает буквально через несколько минут. Ну, а если “выжать” несколько кубометров тумана? Оказывается, влаги не хватит даже на один глоток. В одном кубометре содержится от 0,2 до 0,5 грамма воды. Отжав всю влагу из тысячи кубометров тумана, мы едва сможем утолить жажду. Водность мощных ливневых облаков значительно, почти в десять раз выше.

Однако простой расчет показывает, что в одном кубическом километре тумана может содержаться до полумиллиона литров воды. Вполне достаточно для орошения большого поля. И действительно, во многих местах туманы и росы служат существенным источником влаги для растений. Это так называемые горизонтальные осадки. Кто бродил по лесистым горам в то время, когда низкие облака (напомним, что это почти то же, что и туман) прошли сквозь густую листву растительности, хорошо помнит обилие капель воды на ветвях деревьев и кустов. Под таким “ливнем” действительно промокнешь до нитки. В засушливых районах это большая добавка •лаги- к осадкам. Например, на Гавайях, на высоте 700—1000 метров за счет осаждения капель тумана ежегодное количество влаги увеличивается на 66 процентов.

КАК РАССЕЯТЬ ТУМАН?

Туман, низкая облачность, нелетная погода. И пилоты и пассажиры знают, что с этим связаны задержка самолетов, непредусмотренные посадки в других портах, потерянное время, тысячи рублей убытка народному хозяйству.

Поиски того, как можно искусственно рассеять туман, хотя бы на некоторое время и над ограниченной площадью, имеют длинную историю. Особенно “трудным орешком” оказались теплые туманы, образующиеся при температурах выше нуля. Достаточно небольшого предутреннего понижения температуры воздуха, как относительная влажность достигает 100 процентов, начинается конденсация водяного пара в мелкие капельки тумана. В каждом кубическом сантиметре такого воздуха оказывается 200—300 капелек. Чтобы рассеять такой туман, очевидно, надо удалить из него значительную часть капель. Как это сделать?

Видимо, так, как это происходит в природе—нагревом тумана. Если повысить температуру воздуха на 1—3°, туман рассеется. Но расчеты показывают, что расход тепла при этом будет огромным.

В Англии во время второй мировой войны не шести аэродромах вдоль взлетно-посадочных полос были установлены нефтяные горелки. При их работе повышалась температуре воздуха и туман — слой в несколько десятков метров — испарялся. Горизонтальная видимость повышалась эт 90—120 метров до 1200 метров. Казалось бы, успех! Но... при этой операции расход горючего составлял около тысячи галлонов (4540 литров) в минуту. Экономически эксперимент себя не оправдал и был прекращен. Да и по другим показателям этот способ неэффективен: при сгорании топлива выделяется и конденсируется в большом количестве водяной пар, и система обогрева “работает” в большей степени сама же против себя.

Кроме тепловых методов, есть и другие пути рассеять туман. Например, заставить

мелкие капли тумана быстро укрупниться, с тем чтобы они выпали на землю под действием собственного веса. Для этого вводят в туман частицы, обладающие высокой гигроскопичностью (например, поваренную соль). Поглотив часть капель, соль выпадает из тумана. Но соль несет с собой новые беды — для почвы, для окружающей растительности, для колесных покрышек.

Некоторые исследователи предлагают с помощью электрических и акустических методов увеличить вероятность столкновений мелких капель, следовательно, укрупнить их и заставить выпасть.

Чаще всего туманы и низкие облака накрывают дороги, аэродромы в холодный период года. Так, над Украиной около 85 процентов всех туманов наблюдается с ноября по март. Примерно то же самое в районе аэропортов Белоруссии, Северного Кавказа, Казахстана.

Уже в середине 60-х годов в нашей стране и в нескольких зарубежных странах были успешно проведены опыты искусственного рассеяния переохлажденных туманов. Так, во Франции на пассажирском аэродроме Орли на туманы воздействуют жидким пропаном. Полностью туман не рассеивается, но условия видимости заметно улучшаются, что облегчает взлет и посадку.

Кок видите, наука сегодня знает о туманах достаточно много: и об их образовании, и о свойствах, и о методах борьбы с ними. Проведены большие серии наблюдений, подмечены многие закономерности, сделаны подсчеты, разработаны специальные методы, которые позволяют предсказывать возможность образования тумана. Использование современных вычислительных машин позволяет на основании данных о температуре, влажности воздуха и почвы, скорости ветра и других параметров предсказывать появление тумана и его интенсивность, характер возникающих облаков и, что очень важно, вероятность выпадения из них осадков.

ЛИТЕРАТУРА

3 в е р е в А. С. Туманы и их предсказание. Гидрометеоиздат, Л., 1954.
Амелин А. Г. Туманы служат человеку. Издательство АН СССР, М„ 1961.
К о ш е л е н к о И. В.. Результаты исследований по туманам (обзор). Обнннск. 1974.

назад

А знаете ли Вы?    Физика в походе    Биофизика    Биографии   Астрономия        
 Физика  и  поэзия     Физика и медицина    Народная мудрость  Необычные явления   Форум
Физика и техника   Радиотехника для всех   Занимательные опыты   Бочка Паскаля   Оптика


Hosted by uCoz