1.3.2. Зміна вологості повітря з висотою

Тиск водяної пари спадає з висотою. Це закономірно, адже тиск і густина повітря теж спадають з висотою. Зауважимо, що процентний вміст водяної пари також спадає з висотою по відношенню до сталих газів повітря. А це означає, що тиск і густина водяної пари спадають з висотою швидше (навіть, значно швидше) ніж загальний тиск і загальна густина повітря. Це пов’язано з тим, що водяна пара поступаючи постійно знизу в атмосферу, і поступово поширюючись догори, конденсується у вищих шарах внаслідок пониження температури. Тому водяної пари по відношенню до сухого повітря у нижніх шарах є більше, ніж у верхніх.

Разом з тиском водяної пари так же швидко спадає з висотою абсолютна вологість повітря. Таким чином, половина всієї водяної пари розміщена в нижньому 1,5 кілометровому шарі і понад 99% - у всій тропосфері.

Відносна вологість змінюється з висотою менш закономірно, в загальному вона спадає. На рівнях, де відбувається хмароутворення, відносна вологість є підвищеною. У шарах з температурними інверсіями вона зменшується дуже різко внаслідок підвищеної температури.

Знаючи розподіл абсолютної вологості з висотою, можна підрахувати, скільки водяної пари міститься у всьому стовпі повітря над одиницею площі земної поверхні. Цю величину називають вологовмістом атмосферного стовпа. У середньому над кожним квадратним метром земної поверхні міститься біля 28,5 кг водяної пари. Зазначимо, що маса такого ж стовпа повітря при середньому атмосферному тиску становить понад 10 т (приблизно в 300 разів більше, ніж маса водяної пари).

1.4. Атмосферний тиск. Середній розподіл атмосферного тиску з висотою

У кожній точці атмосфери є певний атмосферний тиск або тиск повітря. Основним приладом для вимірювання тиску є ртутний барометр. В ньому атмосферний тиск врівноважується тиском стовпа ртуті. Другий принцип вимірювання атмосферного тиску широко застосовується в анероїдах, барографах, метеорографах, радіозондах. Він оснований на деформаціях пружної, порожньої всередині металічної коробки при зміні зовнішнього тиску на неї. Ці прилади градуюються за показами ртутного барометра.

Атмосферний тиск виражають у гектопаскалях (система СІ), мілібарах (система СГС) або міліметрах ртутного стовпчика (позасистемна одиниця, не рекомендується до використання). Середній атмосферний тиск на рівні моря гПа = 1013,25 мбар = 760 мм рт.ст.

Розподіл атмосферного тиску з висотою залежить від величини на нижньому рівні і від того, який є розподіл температури повітря з висотою. В багаторічному середньому для Європи атмосферний тиск рівний (рис.1).

Ці значення підтверджуються барометричною формулою: тиск падає приблизно в геометричній прогресії, а висота зростає в арифметичній прогресії (на рівні 5 км тиск майже в 2 рази нижчий, ніж на рівні моря; на рівні 10 км він майже в 4 рази менший, ніж на рівні моря; на рівні 15 км – майже у 8 разів і на рівні 20 км – майже у 18 разів нижчий, ніж на рівні моря).

, км , гПа --------- --------- 0 1014 5 538 10 262 15 120 20 56

Рис. 1. Зміна атмосферного тиску з висотою

Тиск змінюється не тільки з висотою. На одному і тому ж рівні він не є всюди однаковий. Крім того, в кожній точці атмосферний тиск змінюється з плином часу. Отже, зміна тиску в будь-якій точці пов’язана зі зміною всієї маси повітря над цією точкою. А зміна маси повітря, у свою чергу, обумовлена рухом повітря.